中新世时期沉积的地层称为中新统（Miocene Series）。欧洲法国西南部的阿基坦盆地和意大利的波河谷的海相中新统发育较好，研究较详，世界各地多与之对比。

国际上自下而上包括阿基坦阶、布尔迪加尔阶、兰海阶、塞拉瓦勒阶、托尔托纳阶和墨西拿阶（Messinian）。有人把陆相的“蓬蒂阶”作为中新统的上界。有一种意见认为中新统的底界应从布尔迪加尔阶开始。但根据大型有孔虫演化和新型哺乳类的出现，近来的趋向是把阿基坦阶作为中新统的下界。中国除台湾等地有海相中新统外，其余均为陆相沉积。华北典型的中新统为山旺组，内蒙古的通古尔组，陕西蓝田也有中新统；西北和北京地区中新统与渐新统多为连续沉积；在华南有南京方山附近的洞玄观组。中国陆相中新统自下而上包括谢家阶、山旺阶、通古尔阶和保德阶。