Perioada paleogenă este prima dintre cele două perioade este Cenozoic, care se extinde de la dispariția dinozaurilor (cu excepția păsărilor) cu 65.5 milioane de ani în urmă și până în prezent. Paleogenul însuși se extinde de la 65.5 milioane de ani în urmă până la 23 de milioane de ani în urmă. Perioada paleogenă este considerată începutul Epocii Mamiferelor, spre deosebire de Epoca Reptilelor care a venit înaintea ei. Este compus din trei părți, fiecare cu o lungime de aproximativ 13 milioane de ani: Paleocenul, Eocenul și Oligocenul.
În perioada Paleogenă, continentele Pământului s-au mutat treptat de la vechea lor configurație, consolidată una lângă alta, la configurația actuală, mai distanțată. Cu 50 de milioane de ani în urmă, Pământul se apropia de ceea ce am considera normal, deși India era o insulă și o mare parte din Asia Centrală era inundată. Temperatura medie a Pământului a început ca obișnuit, apoi a început rapid să scadă, o tendință care a continuat până relativ recent.
În perioada Paleogenă, pădurile dense s-au extins la latitudini mai extreme decât în timpul Jurasicului. Nivelul mării a scăzut, expunând cantități semnificative de pământ care fuseseră scufundate anterior. Africa și America de Sud au fost ambele continente insulare în această perioadă, și-au dezvoltat propria floră și faună unică.
Păsările, strămoșii dinozaurilor supraviețuitori, au evoluat în ceva aproape asemănător cu forma lor actuală în timpul Paleogenului. Fără dinozaurii care să conducă pământul, mamiferele au prosperat, unele crescând în proporții mari. Strămoșii rinocerilor, cailor, pisicilor, primatelor și câinilor au evoluat în timpul perioadei paleogene. Cele mai proeminente mamifere din timpul perioadei Paleogene timpurii provin din grupuri care sunt acum dispărute, dar aproape de sfârșitul său, mulți dintre strămoșii evolutivi direcți ai formelor moderne au evoluat. Multe dintre mamiferele mici semănau în aparență cu oposume sau raton. Nișa ecologică ocupată anterior de dinozauri fiind acum liberă, mamiferele au experimentat radiații adaptative într-o varietate de forme noi.
Deși mamiferele nu erau încă foarte mari, au existat păsări mari fără zbor, care domină pământul în anumite zone. Unii dintre aceștia aveau o înălțime de până la 2 m și erau prădători feroce. În mare, mamiferele acvatice, cum ar fi balenele, au evoluat, unele crescând până la 25 m lungime. Puține fosile de viață din Australia sau Antarctica au fost descoperite din această perioadă.