A paleocén korszak a Paleocén korszakot is kitűzte, amely a sziklák első világszerte nagy megoszlása és a paleogene korszak ideje, 66 és 56 millió évvel ezelõtt. A paleocén korszakot a krétakor előzte meg, majd az eocén korszak követte. A paleocént három korosztályra osztják és a hozzájuk tartozó kőzet szakaszaira: a dán, a szélandi és a thétai.
főemlős: paleocén
Az első ismert feltételezett főemlősök kb. 60 millió évvel ezelőtt keletkeztek, mivel teljes koponyák és részleges posztcraniális csontvázak állnak rendelkezésre
A paleocén korú tengeri kőzetek előfordulása viszonylag korlátozott, következésképpen az erről a korszakról szóló információk nagy része földi lerakódásokból származik. A paleocén földi életének és környezetének legteljesebb képet Észak-Amerika régészeti lelete adja; másutt a paleocén állatok, különösen az emlősök hiányoznak vagy ritkák, vagy csak késői paleocén korban vannak. A késő paleocén korszak kiemelkedő fauma maradványai ismertek Cernay régióból, Franciaország; Gashato, Mongólia; és a Patagoniai Argentína Chico folyója.
Az észak-amerikai éghajlatot a paleocén korszakban egy általános felmelegedési tendencia jellemezte, csekély vagy kevés fagy mellett. A szezonális eltérések valószínűleg a száraz és nedves évszak váltakozásaként írhatók le.
A gerinces élet egyik legszembetűnőbb vonása a paleocén korszakban a dinoszauruszok és más hüllőcsoportok teljes hiánya volt, amelyek az előző krétakori időszakban domináltak. Egy másik feltűnő tulajdonság az emlősök gyors elterjedése és fejlődése volt. A paleocén emlősökbe beépítették a mai napig létező sok csoport vagy rend képviselőjét, bár a paleocén formák többnyire archaikusak voltak (azaz a korábbi formákból származtak) vagy nagyon specializálódtak. A paleocén emlősökbe beletartoztak a krétafajok, például az oposum-szerű erszényes állatok, és különösen az archaikus és a szokatlan multituberkulusok - növényevő állatok, amelyek fogai bizonyos szempontból nagyon hasonlóak voltak a későbbi, fejlettebb rágcsálókhoz. A condylarths - a patás állatok, amelyek a paleocén állatvilág nagyon fontos tagjai voltak - magukban foglaltak olyan formákat, amelyek a növényevõség felé fejlõdtek, miközben továbbra is megőrizték krétakori ôseik rovarevő-húsevõ jellegzetességeit. A főemlősök gazdagabbak lettek a középső paleocénben; jellemzőket mutattak közre a rovarölők és a lémek között, különösen fogászati anatómiájukban.
Az paleocén későjében az emlősök evolúciója tendenciát mutatott a nagyobb formák és változatosabb együttesek felé. Elsődleges emlősivarú húsevők - nevezetesen a kreodonták (macska- és kutyafélék csoportja) - ugyanúgy, mint a nagy növényevők, ősi rágcsálók és az első ismert feltételezett főemlősök. A Mongóliából származó Gashato fauna tartalmazza a legkorábbi ismert mezei nyomakat (Eurymylus), és a Dél-Amerikából származó paleocén emlősmaradványok sok olyan korai képviselője az állatoknak, amelyek domináltak a paleogén időszak későbbi korszakaiban.
A korai paleocén óceánokban az életek százezer-millió évbe telt, mire a krétakor végén megtörtént a tömegpusztító esemény, de a késő paleocén korban a tengeri gerinctelen állatok sok csoportja jelentősen diverzifikálódott, ideértve a puhatestűeket és a planktont. A felső paleocén erősen fosszilis eredetű tengeri üledékei jól ismertek Észak-Amerika öböl- és atlanti partvidékein.
