此後，在北美洲的始新世地層中，發現了原鴞的化石，歸屬於原鴞科，計有5種。在法國的中新世地層中發現有草鴞的種類，在德國的中新世地層中曾見有角鴞屬的化石。雕鴞屬的化石發現於法國上始新世或下漸新世及中新世的地層中。林鴞屬的最早化石也見於德國和北美洲的中新世地層中。最早的耳鴞屬化石則在法國的上始新世或下漸新世被發現。
到距今300—1萬年前的第四紀更新世，氣候大大變冷，世界進入了冰川時期，但這壹段時間寒冷的氣候並未完全籠罩全球，使地球變成壹個大冰砣。實際上，很多地區並沒有遭受冰川的襲擊，即使受到影響的地區也是常常是冷暖交替的。這個地質年代階段的鳥類化石記錄明顯增多，***有46種鴞形目鳥類的化石在世界各地發現，鴟鴞科鳥類有40種，其中10種已經滅絕；草鴞科有6種，其中5種已經滅絕，而大部分種類都延續至今，說明這時鴞形目鳥類開始進行適應輻射，分化為大量的不同種，並且向全世界擴散。這個時期近代哺乳動物的多樣性已經確立，在新出現的草原和森林裏，出現了很多夜晚活動的小型獸類，於是，作為以它們為主要食物的鴞形目鳥類也就因此逐漸變成了夜行性的鳥類。