Первопричиной столь активной перестройки на континентах явилось продолжавшееся перемещение и столкновение крупных литосферных плит. В неогеновом периоде завершилось формирование современного облика океанов и береговой зоны континентов. Соприкосновение жестких литосферных плит привело к образованию горных хребтов и массивов. Так, в результате столкновения Индостанской плиты с Евразией появилась мощная горная система Гималаев. Перемещение Африки в северном направлении и ее столкновение с Евразией привело к сокращению ранее обширного океана Тетис и формированию высоких гор, окружающих современное Средиземное море (Атлас, Пиренеи, Альпы, Карпаты, Крым, Кавказ, Эльбурс, горные системы Турции и Ирана). Этот огромный горно-складчатый пояс, известный под названием Альпийско-Гималайского, протягивается на расстояние нескольких тысяч километров. Формирование этого пояса еще далеко до завершения. До настоящего времени здесь происходят сильные тектонические движения. Свидетельством этого являются частые землетрясения, извержения вулканов и медленное увеличение высот горных хребтов.

Другая величайшая горная цепь Земли — Анды появилась в результате столкновения Южно-Американской литосферной плиты с океанической плитой Наска, расположенной в пределах юго-восточной части Тихого океана. Здесь, так же как и в Альпийско-Гималайском поясе, продолжаются активные горообразовательные процессы.

На востоке Азии, начиная от Корякского нагорья вплоть до о-ва Новая Гвинея, располагается Восточно-Азиатский пояс. Активные тектонические движения и вулканизм, происходившие в неогеновом периоде, продолжаются и в настоящее время. Здесь осуществляются поднятия и медленные перемещения островных дуг, извержения вулканов, сильные землетрясения и идет накопление мощных толщ обломочного материала.

Значительное перемещение литосферных плит и их столкновения в пределах консолидированных жестких участков вызывали образование глубинных разломов. Движения вдоль этих разломов значительно изменили облик Земли.

На западе Северной Америки глубинный разлом отделил от материка п-ов Калифорнию, в результате чего образовался Калифорнийский залив.

В начале неогена взаимно пересекающиеся глубинные разломы рассекли жесткие плиты Африки и Аравии на отдельные глыбы и началось их медленное раздвижение. На месте раздвигов возникли грабены, в которых расположились современные Красное море, Суэцкий и Аденский заливы. Именно они отделили Аравийский полуостров от Африки.

Изучение рельефа и состава пород морского дна Красного моря и Аденского залива привело ученых к заключению, во-первых, земная кора здесь имеет океаническое строение, т. е. под небольшим слоем осадочных образований базальтовая кора, и, во-вторых, что образование таких грабенов, в центральной части которых находятся линейно вытянутые сооружения, подобные современным срединно-океаническим хребтам, является начальным этапом формирования океанических впадин на теле Земли.

Исследования Красного моря и Аденского залива проведенные с помощью глубоководного бурения и при помощи спускаемых глубоководных обитаемых аппаратов, показали, что в настоящее время в центральной части грабенов резко увеличен тепловой поток, происходят подводные излияния базальтовых лав и вынос сильноминерализованных рассолов. Температура придонных вод превышает 60 °C, а минерализация, но не общая соленость, возрастает почти в 5–8 раз за счет повышенного содержания цинка, золота, меди, железа, серебра, урана. Насыщенная минеральными солями, вынесенными из глубинных недр Земли, вода располагается на глубинах 2–2,5 км и не поднимается к поверхности.

Большие изменения произошли в течение неогена в Восточной Африке. Здесь возникла целая система разломов, носящих название Великих Африканских разломов. Они начинаются в районе нижнего течения р. Замбези и тянутся в субмеридиональном направлении. У озера Ньяса серия разломов образует три ветви. Западная ветвь проходит через озера Танганьика и Эдуард, центральная — через озера Рудольф и Дофине, а восточная — около южной оконечности п-ова Сомали и открывается в Индийский океан. Центральная ветвь в свою очередь делится на две. Одна подходит к побережью Аденского залива, а другая через Эфиопию проходит к Красному и Мертвому морям и упирается в горную систему Тавр.

Крупные грабены были образованы и в других регионах. Так были сформированы Байкальский грабен с амплитудой прогибания свыше 2500 м и находящиеся на продолжении оз. Байкал Тункинская впадина и ряд впадин, расположенных в северо-восточном направлении. Эти впадины заполнены мощными толщами песчано-глинистых и вулканогенных осадков мощностью в несколько тысяч метров.

Сложное развитие претерпел океан Тетис. В результате перемещения Африканского континента океан Тетис распался на два морских бассейна, которые разделялись цепочкой суши и архипелагами островов. Они протягивались от Альп через Балканы и Анатолию в пределы современных Центрального Ирана и Афганистана. В то время как южный бассейн Тетиса длительное время сохранял связь с Мировым океаном, северный все сильнее изолировался, особенно после появления молодых горных сооружений. Возникло море с изменчивой соленостью, которое называют Паратетисом. Оно простиралось на многие сотни километров от районов Западной Европы до Аральского моря.

В конце неогена в результате интенсивного роста горных сооружений Паратетис распался на ряд полуизолированных бассейнов. Продолжавшиеся тектонические движения вызывали одних участков и затопление других.

Энергичные воздымания Альп, Карпат, Кавказа, Крыма и горных сооружений Ирана и Анатолии способствовали обособлению Средиземного, Черного, Каспийского морей. Временами связь между ними восстанавливалась.

Одна из крупнейших изоляций Средиземного моря от Мирового океана, происшедшая около 5 млн. лет назад, чуть не привела к крупнейшей катастрофе. Во время так называемого мессинского кризиса в результате отсутствия притока воды и усиленного испарения произошло значительное возрастание солености и постепенное усыхание Средиземного моря. Ежегодно за счет испарения Средиземное море теряло более 3 тыс. км3 воды. При отсутствии связи с открытым океаном это вызвало сильное понижение уровня моря. На месте Средиземного моря появилась огромная ванна, уровень воды в которой был на несколько сот метров ниже уровня Мирового океана. Осушенная поверхность огромной пустыни была покрыта толстым слоем каменной соли, ангидрита и гипса.

Спустя некоторое время перемычка в виде Гибралтарского хребта, соединявшая Европу с Африкой, рухнула, воды Атлантики хлынули в чашу Средиземноморской впадины и довольно быстро заполнили ее. Благодаря большому перепаду высот между уровнем воды в Атлантике и поверхностью Средиземноморской низменности напор воды в Гибралтарском проливе — водопаде был очень сильным. Пропускная способность Гибралтарского водопада в несколько сот раз превышала способность водопада Виктория. Через несколько десятков лет чаша Средиземноморской впадины вновь заполнилась.