Paleogeenikausi on ensimmäinen kahdesta jaksosta, jotka ovat kenosoikki, joka ulottuu dinosaurusten (lukuun ottamatta lintuja) sukupuutosta 65.5 miljoonaa vuotta sitten nykypäivään. Paleogeeni itse ulottuu 65.5 miljoonasta vuodesta 23 miljoonaan vuoteen. Paleogeenikautta pidetään nisäkkäiden aikakauden alussa, toisin kuin sitä edeltäneet matelijoiden aikakaudet. Se koostuu kolmesta osasta, joista jokainen on noin 13 miljoonaa vuotta pitkä: paleoseeni, eoseeni ja oligoseni.
Paleogeenikauden aikana maanosat siirtyivät vähitellen vanhasta, lähellä toisiaan lujitetusta kokoonpanosta nykyiseen kokoonpanoon, joka oli enemmän erillään. Vielä 50 miljoonaa vuotta sitten maapallo lähestyi normaalia, vaikka Intia oli saari ja suuri osa Keski -Aasiasta tulvii. Maan keskilämpötila alkoi tyypillisenä, mutta alkoi nopeasti laskea, mikä on jatkunut suhteellisen hiljattain.
Paleogeenikaudella tiheät metsät laajenivat äärimmäisille leveysasteille kuin juurakaudella. Merenpinta laski paljastamalla merkittäviä määriä maata, joka oli aiemmin ollut veden alla. Afrikka ja Etelä -Amerikka olivat molemmat saarten mantereita tänä aikana ja kehittivät omaa ainutlaatuista kasvistoaan ja eläimistään.
Linnut, eloonjääneiden dinosaurusten esi -isät, kehittyivät melkein niiden nykyisen muodon kaltaiseksi paleogeenin aikana. Ilman dinosauruksia hallitsemaan maata nisäkkäät menestyivät, jotkut kasvoivat suuriin mittasuhteisiin. Sarvikuonojen, hevosten, kissojen, kädellisten ja koirien esi -isät kehittyivät paleogeenikaudella. Merkittävimmät nisäkkäät paleogeenikauden alkuvaiheessa ovat ryhmistä, jotka ovat nyt kuolleet sukupuuttoon, mutta lähellä loppuaan monet nykyaikaisten muotojen suorista evoluution esi -isistä olivat kehittyneet. Monet pienistä nisäkkäistä muistuttivat ulkonäöltään poskumeja tai pesukarhuja. Ekologinen markkinarako, jonka dinosaurukset olivat aiemmin olleet tyhjillään, nisäkkäät kokivat adaptiivisen säteilyn moniin uusiin muotoihin.
Vaikka nisäkkäät eivät olleet vielä kovin suuria, oli olemassa suuria lentokyvyttömiä lintuja, jotka hallitsivat maata tietyillä alueilla. Jotkut näistä olivat jopa 2 metriä pitkiä ja olivat hurjia saalistajia. Meressä kehittyi vesinisäkkäitä, kuten valaita, joista osa kasvoi jopa 25 metrin pituisiksi. Australiasta tai Etelämantereelta on löydetty vain muutamia elämän fossiileja tältä ajalta.