N₃は後期中新世の広域不整合から鮮新世～更新世境界までの堆積物をまとめたものである。前半のN_3a(7～3Ma)は日本全域で隆起－海退が起きる時期である。圧縮応力場は島弧に直交あるいはやや斜交するようになる。日本各地の背弧側にある堆積盆は Volcanic front を中心とした地域の隆起に伴って日本海やオホーツク海側に移動しながら褶曲し分化する。東北日本弧や千島弧では Volcanic front から背弧側にかけてカルデラを生じるような大規模な酸性火砕流の噴出が起こり、陸源物質とともに周辺の堆積盆に流入し、カルデラを埋積する。
　後半のN_3b(3～1.7Ma)に入ると、島弧に斜交する方向の圧縮応力による変形が進行する。このため島弧の中軸は一層隆起して、背弧側の堆積盆は西側へ後退し、太平洋側の堆積盆は沈降を続ける。なお、このころ伊豆半島が衝突し始めたらしく、丹沢山塊と伊豆半島の間にあった堆積盆は丹沢山塊などから多量の砕屑物が供給され急速に浅海化する。