上新马就是现代马的直系祖先。600万年前，在经历了漫长而艰辛的演变历程之后，草原古马属原始马才成功地进化成为上新马。上新马的个头要比始祖马的个头高出许多，身高为122厘米，身体的比例也已经和今天的马接近了。脊背也从弧形的变成了硬直的，在上新马之前的马儿们比较善于跳跃，而上新马已经变得更加善于奔跑。它们善于奔跑的四肢更有利于逃避凶猛野兽的袭击。上新马的臼齿也比早期类型的马更进一步，上面出现了复杂的长长褶皱，已经与现代马牙齿的样式相接近了，这表明它们的主要食物已经由嫩草变为干草，已经是典型的草原动物了。而且，上新马的前、后足中趾也变得更加发达，二、四趾已经完全退化，它们已经演变成为最早的一趾马了。马的进化过程与自然环境的变化息息相关。时间进入上新世之后，气候变得寒冷干燥，湿润的灌木林消失不见，草原开始向各个大陆蔓延。为了适应气候的巨大变化，马属动物的身体结构也开始发生变化，主要变化为身高的增加，四肢的加长，而且单趾的马开始出现。牙齿向坚硬的、复杂的方向转变。在经过了多个阶段的不断演化之后，到了第四纪更新世A，单趾的高头大马才真正出现在人们的面前。

1更新世：地质时代第四纪的第一个世，距今260万～1万年前。