Il Villafranchiano (circa 3,5 - 3 milioni di anni fa) è costituito da un insieme di sedimenti di ambiente fluvio-lacustre che chiudono la successione marina del bacino del Piemonte. Nell’Astigiano meridionale in particolare è caratterizzato da depositi nettamente continentali che per il loro contenuto paleontologico sono ancora da attribuirsi al Pliocene. Esso è distinto in Complesso inferiore (di cui fa parte l'unità di Ferrere e di San Martino, zone ricche di ritrovamenti di molluschi, mastodonti e di altri grandi vertebrati, oltre a legni e foglie fossili) e superiore (che comprende l'unità di Ghirba e quella di Maretto, zone caratterizzate da scarsi ritrovamenti fossili).

E' caratterizzato da una fauna con nuove forme tra cui i seguenti mammiferi: mastodonti (Mastodon Arvernensis), proboscidati (Elephas meridionalis), rinocerontidi (Rhinoceros etruscus), equidi (Equus Stenonis), ed ippopotamidi. Durante il villafranchiano avvenne un'importante e generale trasgressione marina.