古新世是地球上从6550万年前白垩纪第三纪灭绝到5580万年前的时间。古新世在希腊语中的意思是“旧（er）新”。这是一个事实，即古新世是哺乳动物时代的开始，至今仍在延续，但太原始，无法容纳现代动物目。

在古新世，气候更像中生代（恐龙时代）——温暖潮湿，热带从赤道延伸至至少45度，温带森林延伸至极地。欧亚大陆中部、北美和东南亚的大片地区被洪水淹没。南极洲是一个温带大陆，有袋动物群仍由南极半岛与南美洲相连。这封锁了德雷克海峡，阻止了南极绕极流的形成，这将导致南极洲在纪元结束后约2200万年冻结为固体。

在古新世初期，一颗6英里（10公里）宽的小行星撞上了今天的墨西哥尤卡坦半岛，地球上大部分生命都被摧毁了。这激起了一团尘埃云，覆盖了地球至少几年，杀死了大多数依赖光合作用的植物和需要它们生存的动物。最大的动物——恐龙——都灭绝了，还有翼龙（飞行爬行动物）、蛇颈龙、上龙、摩萨龙（水生爬行动物）以及许多植物和无脊椎动物。这就为鸟类和哺乳动物这一主要幸存群体开辟了各种各样的生态位。

整个古新世的大多数哺乳动物都相对较小，不到20公斤（44磅）。从像啮齿动物一样的小型哺乳动物开始，在1000万年内，它们已经分化为几个新的目，其中大部分现已灭绝。包括食蚁兽、树懒和犰狳在内的哺乳动物分支Xenartha大约在6000万年前从其他胎盘哺乳动物分支出来。早在这一时期开始之前，即1.3亿年前，泥鳅类和胎盘就已经彼此分化了。在古新世之前不久，大多数生物的祖先形式就已经存在，包括有蹄类、食虫类、獾类杂食动物等。

偶数趾和奇数趾有蹄类在古新世开始时分叉。草还没有开始覆盖地球，地球的大部分被热带和温带森林覆盖。因此，大多数哺乳动物都生活在树上。当时，南美洲、南极洲和澳大利亚与世界其他陆地分离，以有袋动物而非胎盘动物为主。人们对古新世时期生活在南极洲和澳大利亚的动物知之甚少——它们是胎盘动物，是各大洲中生代哺乳动物的后代（化石稀少），其中至少有一些是当今澳大利亚和南美洲有袋动物的前身。恐鸟，“恐怖鸟”，在南美洲古新世初期进化而来，（可能）也生活在南极洲，作为顶端捕食者。当时的哺乳动物或爬行动物（鳄鱼除外）受到这些鸟类杀手的压迫。

在此期间，在非洲、北美和欧亚大陆繁盛的胎盘哺乳动物群中，有灵长类、拟啮齿动物（灵长类的啮齿动物祖先）和髁突动物（所有有蹄动物的祖先，它们是第一批真正的哺乳动物顶端捕食者和更大的食草动物）。Afrotheria、Laurasiatheria和Euarchontoglires的哺乳动物超目在古新世开始之前约2000万年已经分裂，因此古新世的进化是这些目的进一步多样化，这是恐龙灭绝后第一个可用的多样化。