В конце олигоцена и начале миоцена на просторах Европы и Америки обитал анхитерий. Он был довольно крупным, сравнимым с шотландским пони. Некоторые ученые считают анхитерия тупиковой ветвью эволюции, которая постепенно сошла на нет, не оставив после себя продолжения.
В середине миоцена повсеместно началось похолодание. Буйные тропические леса в Европе к концу третичного периода были вытеснены смешанными и хвойными лесами из средней полосы на далекий юг. Здесь тропические леса стали уступать место бескрайним равнинам с пышной растительностью.
Предки лошадей, развивавшиеся тихо и размеренно в течение миллионов лет, стали свидетелями резкого изменения условий существования. Климат стал суше, а растительность полностью изменила свой видовой состав.
В ходе эволюции у животных изменялось внутреннее и внешнее строение, и постепенно лошадь стала приобретать свой типичный облик. Изменения коснулись скелета, в особенности конечностей и челюстного аппарата. Переход от лесного образа жизни к степному отразился на соответствующем строении конечностей. Среди трех пальцев ноги заметно стал выделяться средний, так как уже не было нужды ступать по мягкой, усыпанной ковром листьев и различных растительных остатков земле, где требовалась опора на все три пальца. Ноги становились сильнее. Все внешнее строение приобретало форму, наиболее выгодную для частого бега, потому что была постоянная нужда в новых пастбищах и необходимость спасения от быстроногих хищников.
Перемена места обитания и форма растительной пищи вызвали резкие изменения в образе жизни и строении скелета лошади. Ротовой аппарат стал более развитым: значительно повысилась прочность зубочелюстной системы, челюсти стали более массивными. Лицевая часть черепа стала длиннее, а глазницы и черепная коробка отодвинулись назад.
Эпоха плиоцена стала эпохой первых однопалых предков лошадей. Это были плиогиппусы. Они довольно быстро смогли приспособиться к новым условиям существования и начали быстро распространяться в новой среде обитания. С ними не выдерживали конкуренции трехпалые гиппарионы и меригиппусы. Эти доисторические формы за данный промежуток времени быстро исчезли. Крупных размеров плиогиппус являлся типичным обитателем сухих степей. У него были практически редуцированные боковые пальцы, а также происходило постоянное обновление зубной системы в течение всей жизни животного.
Если бы человек попал в верхнюю эпоху плиоцена, а также в переходный период от плиоцена к четвертичному периоду, то он увидел бы животных, очень похожих на современную лошадь. Многочисленные стада однопалых животных паслись на пастбищах, богатых сочной травой, постепенно осваивая новые, пока не была охвачена почти вся территория Европы и Азии.