Im Pliozän schloss sich der Isthmus von Panama, wodurch eine Landbrücke nach Nordamerika entstand. Daraufhin setzte der Große Amerikanische Faunenaustausch ein. Zunächst trat im Pliozän weiterhin mit "Macroeuphractus" einer der größten Gürteltiervertreter auf, der die Größe eines heutigen Hausschweins erreichte. Dieser ist unter anderem aus dem nördlichen Argentinien nahe Buenos Aires nachgewiesen. Zudem sind aus dieser Zeit die ersten Belege heutiger Gürteltiere bekannt. So war "Tolypeutes" mit der ausgestorbenen Art "Tolypeutes pampaeus" in der Pampa-Region noch bis in das ausgehende Unterpleistozän verbreitet, in der gleichen Region entwickelte sich "Chaetophractus" mit dem Braunborsten-Gürteltier. Diese Gattung erreichte erst sehr spät ihr heute weit südliches Auftreten. Auch der Ursprung von "Dasypus" fällt in das Pliozän, wobei der nördliche Teil Südamerikas aufgrund der Verbreitung zahlreicher nahe verwandter Gattungen dort zu jener Zeit als Herkunftsgebiet angenommen wird. Zuerst entstand die fossilen Art "Dasypus bellus", die bereits im ausgehenden Pliozän in Nordamerika anzutreffen war und dort recht häufig belegt ist, etwa in Florida, starb aber zum Ende des Pleistozäns dort wieder aus. Dieses Schicksal traf auch zahlreiche andere Gürteltiervertreter in Südamerika wie "Propraopus", einem nahen Verwandten von "Dasypus", oder "Eutatus" aus der Linie der Eutatini, einem großen Tier, dass die Ausmaße des heutigen Riesengürteltiers erreichte. Erst im 19. Jahrhundert erreichte "Dasypus" mit dem Neunbinden-Gürteltier wieder Nordamerika.