Неогеновая система (период), предпоследняя в геологической истории (23 000 000 - 1 800 000 лет назад), входит в кайнозойскую эратему (эру).

Неогеновая система расчленяется на нижний отдел - миоцен и верхний отдел - плиоцен. Неогеновая система представлена преимущественно континентальными песчано-глинистыми осадками (аллювий, элювий), мощностью до 100 метров, заполняющими палеодолину в пределах Окско-Донской впадины, а также слагающими высокие террасы в речных долинах Среднерусской возвышенности. Основная палеодолина, истоки которой располагались в бассейне реки Москва, являлась главной речной артерией в центре Русской равнины.

В пределах Воронежской области миоценовая долина проходит по её северо-востоку (Терновка - Грибановка - Борисоглебск - Поворино). Плиоценовая основная долина проходит по левобережью реки Воронеж и реки Дон, обходит с севера Калачскую возвышенность и по левобережью реки Хопёр, затем по реке Дон уходит к Азовскому морю. В начале раннего миоцена и в среднем миоцене в основную долину с юга проникало море, оставившее лиманные отложения. Началом миоцена (19 900 000 лет) датируется вулканический пепел кислого состава у села Горелки и села Макашёвка (Борисоглебский городской округ), открытый и изученный Александром Андреевичем Дубянским.

Климат в течение неогеновой системы изменялся от субтропического в раннем - среднем миоцене до умеренного с растительностью типа Приамурской тайги в позднем плиоцене.

Полезные ископаемые: глины тугоплавкие (Байгоровское месторождение) и суббентонитовые, пески строительные и стекольные, пигменты, подземные воды.