Климат палеогенового периода, или палеогена (65-23 млн. Лет назад), в общем был теплым, хотя на рубежах эпох значительно менялся; в частности, известные частичные оледенения материков. Неоднократно происходили значительные сдвиги земной коры, определяло формирование горных систем, извержения вулканов, землетрясения, изменения уровня Мирового океана и др. Из органических остатков этого периода образовались залежи бурого угля. За это время появляются почти все современные ряды птиц и млекопитающих, порядка покрытосеменных, а также бурые водоросли. Окаменевшая смола хвойных растений этого периода известна под названием «янтарь» (44.1). Палеогеновый период разделяют на три последовательные эпохи (отделы), каждая из которых довольно резко отличается от других: палеоцен, эоцен и олигоцен. В конце олигоцена произошло снижение уровня Мирового океана и заметное похолодание, вызвавшее биосферный кризис, после чего начался неогеновый период.
Палеоценовую эпоха (65-56 млн. Лет назад) в целом была теплой и влажной. На суше доминировали биоценозы, основу которых составляли деревянистые голосеменные (кипарисовые сосновые, гинкговые и др.). Также известны комахозапильни (магнолии, лавры и т.п.) и ветроопыляемых (магнолии, буки, дубы) цветочные растения и высшие споровые. Остатки их стеблей попадали на дно водоемов, где в анаэробных условиях под слоями ила за миллионы лет превратились в современные полезные ископаемые – бурый уголь.
В морских и пресноводных водоемах достигли значительного видового разнообразия костные рыбы. Известные представители многих современных рядов птиц, а также гигантские нелетающие птицы (44.2). Вместе сосуществуют виды первозвери, сумчатых и плацентарных млекопитающих, среди которых – представители насекомоядных, приматов и нескольких ископаемых рядов. Копытные млекопитающие палеоцена принадлежали к нескольким рядов, ни один из которых не сохранился до наших дней, например кондиляртры. К ряду креодонтов принадлежали преимущественно хищные виды. Ряд мезонихий объединял хищные виды, которые имели копыта. Внешне они напоминали собак (44.2), а длиной были от одного до двух метров.