La época del Eoceno, de hace 55.8 a 33.9 millones de años, comenzó unos 10 millones de años después de la extinción de los dinosaurios, cuando los mamíferos se estaban diversificando y ya habían cobrado cierta prominencia, ocupando la mayoría de los nichos disponibles. Como fue el caso a lo largo de la mayor parte de la historia de la Tierra, el clima durante el Eoceno fue relativamente templado, con condiciones tropicales que se extendían hasta 45 grados desde el ecuador y un clima templado que se extendía hasta los polos. Durante el Eoceno, el clima en los polos habría sido comparable al del noroeste del Pacífico.
La disposición continental durante el Eoceno fue similar a la de hoy, excepto que la Antártida todavía estaba conectada con América del Sur y gran parte de Europa, Medio Oriente y el sudeste de Asia se inundaron. Esto se debe a la casi ausencia de casquetes polares continentales en los polos, lo que significa que todo ese hielo estaba en forma de agua, llenando los océanos. Debido a que la Antártida todavía estaba conectada con América del Sur, no había corriente circumpolar gélida. La Antártida era templada y la circulación mundial de las corrientes oceánicas le dio al clima global un grado de homogeneidad que no se había visto desde entonces.
El Eoceno fue algo antes de la Era de las Hierbas, lo que significa que la mayor parte del planeta estaba cubierta de bosques en lugar de praderas. Los mamíferos arbóreos eran los más comunes y casi todos los animales eran pequeños, pocos tenían más de 10 kg (22 libras) de tamaño. En promedio, eran un 60% más pequeños que los animales del Paleoceno que los precedieron, e incluso más pequeños en relación con los animales grandes que evolucionarían poco después de la conclusión de la época. Se cree que estos tamaños pequeños ayudaron a los animales a sobrellevar mejor el calor.
Se cree que los representantes de muchas órdenes modernas de mamíferos se originaron durante el Eoceno, incluidos murciélagos, proboscidianos (elefantes y parientes), primates (aunque estos pueden haber evolucionado mucho antes), roedores y muchos grupos marsupiales. La vida vegetal y animal «moderna» evolucionó durante este tiempo, lo que significa que habría tenido muchos de los ecosistemas más antiguos que la gente de hoy habría visto como normales en lugar de distintivamente antiguos, como los ecosistemas de cícadas / dinosaurios del Mesozoico.