LePaléocène et la première moitié de l'Éocène sont marqués par des températures très élevées. Une hausse supplémentaire brutale et ponctuelle de la température, il y a environ 56 millions d'années, appeléemaximum thermique du passage Paléocène-Éocène (MTPE) marque la limite entre Paléocène et Éocène. La montée des températures est alors particulièrement rapide : la température de surface des océans augmente de5 °C à8 °C en quelques dizaines de milliers d'années[6]. Après cet épisode ponctuel, suivi d'un retour aux niveaux antérieurs, la température remonte à nouveau graduellement jusqu'à atteindre un second pic de chaleur il y a environ 50 millions d'années, durant l'Éocène.
Reconstitution de la paléogéographie il y a 40Ma.Reconstitution de la paléogéographie il y a 55Ma.
Ce second pic marque le début d'une baisse graduelle des températures, qui se poursuit, avec des fluctuations, jusqu'auxpériodes glaciaires duPléistocène. LaGrande Coupure, il y a environ 34 millions d'années, limite entre Éocène etOligocène, est causée par une chute rapide des températures, qui restent fraiches pendant des millions d'années, avant de remonter en fin de période, à l'approche duMiocène, première période duNéogène. L'Oligocène est notamment marqué par la formation de lacalotte glaciaire de l'Antarctique, alors que ce continent était auparavant dépourvu de glaces.
L'extinction Crétacé-Paléogène a ouvert de nombreuses niches écologiques ainsi devenues vacantes. De nombreux groupes demammifères se sont éteints en même temps que lesdinosaures. Les mammifères connaissent durant l'Éocène uneradiation évolutive, qui produit la plupart desordres actuels. La classe desoiseaux voit apparaitre des formes terrestres géantes qui remplacent un temps les dinosaures carnivores dans leurs niches écologiques.
