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La formación de la fauna europea comenzó en el Mesozoico con la división del supercontinente laurasiano y finalmente se separó de América del Norte y Asia en el Eoceno. Durante el Cenozoico temprano, los continentes se acercaron a su configuración actual, Europa experimentó períodos de conexión terrestre con América del Norte a través de Groenlandia, resultando en la colonización de Europa por animales norteamericanos. En esos tiempos, la elevación de los niveles de mar fragmentaron a veces Europa en subcontinentes insulares. Con el paso del tiempo, el nivel del mar descendió, los mares se alejaron de las llanuras del oeste de Rusia, estableciendo la conexión moderna con Asia (Priaboniense). Las especies animales asiáticas colonizaron Europa en gran número y muchos linajes europeos endémicos (por ejemplo, los primates) murieron: extinción del Eoceno-Oligoceno o ("grande coupure").
Los cambios cíclicos del Pleistoceno entre períodos fríos y cálidos dieron lugar a respuestas antagónicas dentro de dos grupos diferentes de organismos: uno que se expandía durante los períodos cálidos y se retraía durante las fases frías y otro con respuestas opuestas (este último grupo se compone de las especies llamadas árticas y las alpinas).
La glaciación durante la última edad de hielo y la presencia del hombre afectaron la distribución de la fauna europea. En cuanto a los animales, en muchas partes de Europa la mayoría de los animales grandes y de las especies depredadoras superiores han sido cazados hasta la extinción. El mamut lanudo se extinguió antes del final del período Neolítico. Las especies de árboles se extienden hacia afuera de los refugios durante los períodos interglaciales, pero en patrones variados, con diferentes árboles dominando en diferentes períodos.[1] Los insectos, por el contrario, cambiaron sus rangos con el clima, manteniendo la consistencia de las especies en su mayor parte a lo largo del período (Coope 1994). Su alto grado de movilidad les permitió trasladarse mientras los glaciares avanzaban o retrocedían, manteniendo un hábitat constante a pesar de las oscilaciones climáticas. Los mamíferos recolonizaron los territorios a diferentes velocidades. Los osos pardos, por ejemplo, se trasladaron rápidamente de los refugios según los glaciares iban retrocediendo, convirtiéndose en uno de los primeros mamíferos grandes en recolonizar la tierra. El último período glacial terminó hace unos 10.000 años, dando como resultado la distribución actual de ecorregiones.