Im Oligozän gibt es in den meisten Teilen der Welt eine riesige Lücke in der Fossilaufzeichnung der Primaten. Das Wenige, was die Wissenschaft über die Primaten jener Zeit weiß, stammt von den Fayum Ablagerungen in Westägypten. Dieses Gebiet ist heute eine trockene Wüste, vor 36-31 Millionen Jahren war dieser Landstrich jedoch von tropischem Regenwald bedeckt. Andere Ablagerungen aus dem Oligozän, in denen man jedoch nur wenige Fossilien von Primaten gefunden hat, liegen in Nord- und Südafrika, auf der südlichen arabischen Halbinsel, in China, in Südostasien sowie in Nord- und Südamerika.
Die heutigen Trockennasenaffen entwickelten sich aus den frühen Primaten während des Oligozäns (oder bereits schon etwas früher im ausgehenden Eozän). Sie waren die ersten Vertreter der Unterordnung Anthropoidea, zu der unter anderem auch der Homo sapiens gehört. Bis heute sind bereits mehrere Klassen dieser frühen Affen beschrieben worden, die weithin bekanntesten Vertreter unter ihnen dürften das Apidium und der Aegyptopithecus sein. Das Apidium hatte die Statur eines großen Eichhörnchens, wog etwa 0,9 bis 1,4 kg, während Aegyptopithecus die Größe einer Hauskatze mit 6,0 bis 9,0 kg erreichte. Verglichen mit den frühen Primaten hatten die Anthropoidea weniger Zähne, weniger prognathe (hervorspringende) Schnauzen, größere Gehirne und in zunehmendem Maße nach vorne gerichtete Augen. Diese und andere anatomische Eigenschaften deuten an, dass diese Primaten frucht- und samenfressende Waldbewohner waren.
Die Neuweltaffen erscheinen erstmals vor ungefähr 30 Millionen Jahren. Es wird im Allgemeinen angenommen, dass ihre Evolution von einer isolierten Gruppe von Altweltaffen ausging, die auf irgendeine Weise nach Südamerika gelangte - entweder von Nordamerika aus, oder sie drifteten auf losen Vegetationsinseln von Afrika aus in Richtung Südamerika, das zu dieser Zeit noch nicht so weit vom afrikanischen Festland entfernt war wie heute. Solche treibenden Inseln entstehen auch heute noch, wenn schwere Stürme die Küsten tropischer Regionen heimsuchen. Genetische Ähnlichkeiten sowie anatomische Vergleiche deuten jedenfalls darauf hin, dass der afrikanische Kontinent der wahrscheinlichste Ursprung auch der südamerikanischen Affen ist.
Wegen der vergleichsweisen knappen Fundlage von oligozänen Feuchtnasenaffen wird allgemein vermutet, dass sie während des Oligozäns von den Trockennasenaffen verdrängt und in vielen Habitaten ersetzt wurden. Diese Hypothese wird durch die Tatsache gestützt, dass moderne Feuchtnasenaffen nur noch in Regionen leben, die entweder nicht von anderen Primaten besiedelt sind, oder sie zu einer nachtaktiven Lebensweise übergegangen sind, wenn die größeren und auch intelligenteren Trockennasenaffen Nachtruhe halten.
Das Oligozän war eine Epoche von großen geologischen Verschiebungen und der daraus resultierenden regionalen Klimaveränderungen. Sie hatten zur Folge, dass sich sowohl die Richtung der Evolution als auch die Bedingungen für die Fossilisation änderten. Am Anfang des Oligozäns drifteten Nordamerika und Europa auseinander und wurden so zu eigenständigen Kontinenten. Ebenso bildete sich während des Oligozäns das große ostafrikanische Grabensystem (Great Rift Valley), eine 6000 km lange, vulkanisch aktive Störungszone zwischen zwei Kontinentalplatten, die sich auch heute noch voneinander weg bewegen. Schon während des frühen Eozäns, vor ungefähr 55-54 Millionen Jahren, stieß Indien schließlich mit dem asiatischen Kontinent zusammen, faltete die riesigen Bergketten des Himalaja auf und verwandelte die davor liegende tibetische Hochebene in eine Trockenwüste. Diese bis heute andauernde Anhebung des Himalaja-Massivs wurde zu einer gewaltigen Klima-Barriere mit großem Einfluss auf das gesamte globale Wettergeschehen, da der Regen des Monsuns nur noch südlich des Himalaya niederging. Regionen nördlich des Himalaya hatten dadurch immer weniger Niederschlag. Diese und andere geologische Ereignisse während des Oligozäns lösten sehr wahrscheinlich weitreichende globale Klimaveränderungen aus. Die Tendenz zu kühlerem und trocknerem Wetter und die damit verbundene Ausdehnung der Graslandschaften, die bereits Ende des Eozäns begonnen hatte, beschleunigte sich noch, besonders auf der Nordhalbkugel. Die Folge davon war das allgemeine Verschwinden der Primaten aus diesen Regionen. Trotzdem war das Klima insgesamt immer noch wärmer als heute.
Bis zur Mitte des Miozäns entstanden durch die Bewegung der Kontinentalplatten immer mehr Gebirgsketten, die das lokale Wettergeschehen beeinflussten. Der Trend zu globaler Abkühlung und damit verbundener Trockenheit hielt an, und so wurden die polaren Eiskappen immer mächtiger. Als Folge davon sank der Meeresspiegel und neue Landmassen tauchten aus den Ozeanen auf, die die Küstenlinien der Kontinente veränderten. Aufgrund dieser Absenkung des Meeresspiegels und der Kontinentalverschiebung entstand eine erneute Verbindung zwischen Afrika und Eurasien und somit ein Migrationsweg für Tiere, auch für die Primaten. Große Teile der ostafrikanischen und südasiatischen Tropenwälder wichen spärlichem Waldbewuchs und trockener Savanne. Infolgedessen gab es einen erneuten selektiven Druck, der die Evolution der Primaten abermals maßgeblich beeinflusst hat und dem unsere eigene Gattung Homo letztendlich ihr Dasein zu verdanken hat.
Fossilien von Primaten aus dem Miozän sind recht zahlreich, jedoch ist ihre Anzahl in den Fossilaufzeichnungen nicht gleichmäßig verteilt. Offensichtlich begann die Evolution der Menschenaffen schon im frühen Miozän, da Fossilien anderer Primaten aus dieser Zeit selten sind. Es scheint, als ob die Menschenaffen dieser Zeit einige ökologische Nischen besetzten, die später wieder durch andere Affen ausgefüllt wurden. Einer der bekanntesten Primaten, der den Übergang von den frühen Affen zu den Menschenaffen widerspiegelt, war ein Primat namens Proconsul. Er lebte in den afrikanischen Wäldern vor 21-14 Millionen Jahren.
Unter den zahlreichen Menschenaffen, die das Miozän hervorbrachte, gab es auch eine Linie, die zu den Vorfahren aller modernen Menschenaffen und somit des Menschen führt. Vor ungefähr 14 Million Jahren passten sich unsere Vorfahren anscheinend an ein Leben in den Randgebieten der weiten Savannen Südeuropas an. Sehr wahrscheinlich gehörten sie zur Gruppe der Dryopithecinen, die den modernen afrikanischen Menschenaffen schon recht ähnlich waren. Gegen Ende des Miozäns starben aufgrund einer weiteren Abkühlung auf der Nordhalbkugel viele Menschenaffen aus. Andere jedoch überlebten indem sie sich südwärts nach Afrika und Südasien zurückzogen. Vor ungefähr 8-9 Million Jahren teilten sich die Nachkommen der Dryopithecinen in Afrika in zwei Linien auf: die eine Linie führt zu den Gorillas, die andere zu den Schimpansen, Bonobos und den Menschen. Vor etwa 5-6 Millionen Jahren gab es eine weitere Aufspaltung im Stammbaum, dessen Äste zum einen zu den Vorfahren der modernen Schimpansen und Bonobos, und zum anderen zu den frühen, aufrecht gehenden Australopithecinen führte, die unsere direkten Vorfahren sind.
