Paleogensko obdobje je prvo od dveh obdobij, je kenozoik, ki sega od izumrtja dinozavrov (razen ptic) pred 65.5 milijona let do danes. Paleogen se razteza od pred 65.5 milijona let do pred 23 milijoni let. Paleogensko obdobje velja za začetek dobe sesalcev, v nasprotju z dobo plazilcev, ki je prišla pred njim. Sestavljen je iz treh delov, od katerih je vsak dolg približno 13 milijonov let: paleocen, eocen in oligocen.
V obdobju paleogena so se zemeljske celine postopoma premikale iz svoje stare konfiguracije, strnjene ena blizu druge, v svojo sedanjo konfiguracijo, bolj razmaknjeno. Pred 50 milijoni let se je Zemlja približevala temu, kar bi menili za normalno, čeprav je bila Indija otok in je bil velik del osrednje Azije poplavljen. Povprečna temperatura Zemlje se je začela kot tipična, nato pa se je hitro začela zniževati, trend, ki se je nadaljeval do relativno nedavnega.
V paleogenskem obdobju so se gosti gozdovi razširili na bolj ekstremne zemljepisne širine kot v juri. Gladina morja se je znižala, zaradi česar so bile izpostavljene znatne količine kopnega, ki je bilo prej potopljeno. Afrika in Južna Amerika sta bili v tem obdobju obe otoški celini, ki sta razvili svojo edinstveno floro in favno.
Ptice, predniki preživelih dinozavrov, so se v paleogenu razvili v nekaj skoraj podobnega njihovi sedanji obliki. Brez dinozavrov, ki bi vladali zemlji, so sesalci uspevali, nekateri pa so narasli do velikih razsežnosti. Predniki nosorogov, konjev, mačk, primatov in psov so se razvili v obdobju paleogena. Najvidnejši sesalci v zgodnjem paleogenskem obdobju so iz skupin, ki so zdaj izumrle, vendar so se blizu njegovega konca razvili številni neposredni evolucijski predniki sodobnih oblik. Mnogi majhni sesalci so bili po videzu podobni oposumom ali rakunom. Ekološka niša, ki so jo prej zasedali dinozavri, je zdaj prazna, sesalci so izkusili prilagodljivo sevanje v različne nove oblike.
Čeprav sesalci še niso bili zelo veliki, so obstajale velike neleteče ptice, ki so na nekaterih območjih prevladovale na kopnem. Nekateri od teh so bili visoki do 2 m in so bili divji plenilci. V morju so se razvili vodni sesalci, kot so kiti, nekateri pa so zrasli tudi do 25 m v dolžino. Iz tega obdobja je bilo odkritih nekaj fosilov življenja v Avstraliji ali na Antarktiki.