สมัยไมโอซีน (อังกฤษ: Miocene) เป็นสมัยแรกของยุคนีโอจีนในธรณีกาลระหว่าง 23.03 ถึง 5.333 ล้านปีก่อนถึงปัจจุบัน เป็นสมัยที่ต่อมาจากสมัยโอลิโกซีน และตามด้วยสมัยไพลโอซีน ชาร์ลส์ ไลแอลได้นำจากคำภาษากรีก คำว่า μείων (meiōn, “น้อย”) และคำว่า καινός (kainos, “ใหม่”)[1] มาตั้งชื่อให้กับสมัยนี้ สาเหตุที่ใช้คำว่า "น้อย" เพราะว่ามีสัตว์ทะเลไม่มีกระดูกสันหลังสมัยใหม่น้อยกว่าสมัยไพลโอซีนราว 18%ขณะที่เวลาได้เคลื่อนผ่าน จากสมัยโอลิโกซีนมาถึงไมโอซีน และผ่านไปยังสมัยไพลโอซีนอากาศค่อย ๆ เย็นลงซึ่งเป็นผลมาจากยุคน้ำแข็ง การแบ่งยุคสามยุคนี้ออกจากกันนั้นไม่ได้ใช้เหตุการณ์ระดับโลกในการแบ่งแต่ใช้ระดับอุณหภูมิในการแบ่งโดยสมัยโอลิโกซีนอุ่นกว่าไมโอซีนและไมโอซีนอุ่นกว่าสมัยไพลโอซีนเอปได้เกิดและมีความหลากหลายขึ้นในยุดนี้จากนั้นก็เริ่มแพร่พันธุ์ไปทั่วพื้นที่โลกเก่า ในช่วงท้ายของสมัยนี้บรรพบุรุษของมนุษย์ได้เริ่มแยกตัวออกจากบรรพบุรุษของลิงชิมแปนซี (ช่วงประมาณ 7.5 ถึง 5.6 ล้านปีก่อน) สมัยนี้มีลักษณะเหมือนสมัยโอลิโกซีนคือทุ่งหญ้าขนายตัวขึ้นและป่าไม้ลดน้อยลง ทะเลในสมัยนี้ป่าสาหร่ายเริ่มปรากฏขึ้นเป็นครั้งแรกและกลายเป็นระบบนิเวศที่สำคัญมากที่สุดแบบหนึ่งของโลก[2]พืชและสัตว์ยุคนี้มีวิวัฒนาการแบบใหม่มากขึ้น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนกสามารถพบได้มาก สาหร่ายทะเล วาฬและสัตว์ตีนครีบเริ่มแพร่พันธุ์ไปทั่วยุคนี้มีเป็นยุคที่มีความน่าสนใจเกี่ยวกับธรณีวิทยาและภูมิอากาศบรรพกาลวิทยาเป็นอย่างมากเนื่องจากยุคนี้เป็นช่วงเวลาสำคัญของการเกิดเทือกเขาหิมาลัยซึ่งส่งผลกระทบต่อรูปแบบของมรสุมในเอเชียซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องกับการขยายตัวของธารน้ำแข็งในซีกโลกเหนือ[3]