Paleogensko razdoblje je prvo od dva razdoblja kenozoika, koje se proteže od izumiranja dinosaura (osim ptica) prije 65.5 milijuna godina do danas. Sam paleogen se proteže od prije 65.5 milijuna godina do prije 23 milijuna godina. Razdoblje paleogena smatra se početkom doba sisavaca, za razliku od doba gmazova koje je došlo prije njega. Sastoji se od tri dijela, svaki dug oko 13 milijuna godina: paleocena, eocena i oligocena.
Tijekom paleogenskog razdoblja, Zemljini kontinenti postupno su se kretali od svoje stare konfiguracije, konsolidirane jedan blizu drugog, u svoju sadašnju konfiguraciju, više razmaknutu. Prije 50 milijuna godina Zemlja se približavala onome što bismo smatrali normalnim, iako je Indija bila otok i velik dio središnje Azije bio je potopljen. Prosječna temperatura Zemlje počela je kao tipična, a zatim se brzo počela smanjivati, trend koji se nastavio sve do relativno nedavno.
U paleogenskom razdoblju, guste šume proširile su se na ekstremnije geografske širine nego tijekom jure. Razina mora se smanjila, izlažući značajne količine kopna koje je prethodno bilo potopljeno. Afrika i Južna Amerika bili su otočni kontinenti tijekom tog razdoblja, razvijajući svoju jedinstvenu floru i faunu.
Ptice, preci preživjelih dinosaura, evoluirali su u nešto gotovo kao njihov sadašnji oblik tijekom paleogena. Bez dinosaura koji bi vladali zemljom, sisavci su napredovali, a neki su narasli u velikim razmjerima. Preci nosoroga, konja, mačaka, primata i pasa evoluirali su tijekom paleogenskog razdoblja. Najistaknutiji sisavci tijekom ranog paleogenskog razdoblja potječu iz skupina koje su danas izumrle, ali pri kraju su se razvili mnogi izravni evolucijski preci modernih oblika. Mnogi od malih sisavaca izgledom su nalikovali oposuma ili rakunima. Ekološka niša koju su prije zauzimali dinosauri sada je prazna, sisavci su doživjeli adaptivno zračenje u raznim novim oblicima.
Iako sisavci još nisu bili jako veliki, postojale su velike ptice koje ne lete, koje su dominirale kopnom u određenim područjima. Neki od njih bili su visoki i do 2 m i bili su divlji grabežljivci. U moru su evoluirali vodeni sisavci kao što su kitovi, a neki su narasli i do 25 m duljine. Iz tog razdoblja otkriveno je nekoliko fosila života u Australiji ili na Antarktiku.