Les animaux cénozoïques sont ceux qui ont existé au cours des 65.5 millions d’années écoulées, depuis l’effacement des dinosaures par une frappe massive d’astéroïdes appelée événement d’extinction KT. Après l’extinction du KT, les principaux animaux terrestres restants étaient de petits reptiles et des mammifères ressemblant à des rongeurs. Ces mammifères ressemblant à des rongeurs se sont rapidement diversifiés et sont venus occuper toutes les grandes niches, laissées vides par le départ des dinosaures. Avec un métabolisme rapide, des soins attentifs à leurs petits et un cerveau relativement gros, les mammifères étaient bien placés pour prendre le contrôle des écosystèmes terrestres et devenir les animaux dominants du Cénozoïque.
Les seuls animaux vivants au Cénozoïque immédiatement après l’extinction du KT étaient de petits insectivores dotés d’une ouïe et d’un odorat excellents mais d’une vision médiocre. Les premiers animaux du Cénozoïque étaient principalement adaptés à la chasse nocturne, lorsque les dinosaures étaient probablement moins actifs en raison de leur métabolisme plus lent. Ces insectivores se sont différenciés en lagomorphes (lapins, lièvres et pikas), chauves-souris, primates primitifs, vrais rongeurs et musaraignes à la fin du Paléocène, il y a environ 55 millions d’années, tandis qu’une autre lignée est devenue les ancêtres de la plupart des grands mammifères d’aujourd’hui – les membres du clade Ferae.
Le clade Ferae s’est différencié en ancêtres des carnivores modernes (chiens, chats et ours), des ongulés (animaux à sabots) et des cétacés (baleines, dauphins, etc.). carnivores; les mésonychides, apparentés aux ongulés modernes à doigts égaux mais carnivores ; et les entélodontes, qui étaient de gros animaux ressemblant à des porcs avec des bosses osseuses sur le côté de leurs joues qu’ils utilisaient pour tuer leurs proies.
Les grands animaux herbivores du Cénozoïque irradiaient principalement des condylarthes, un groupe d’animaux éteint qui est l’ancêtre commun de tous les ongulés actuels, notamment les vaches, les cochons, les chevaux, les cerfs, les hippopotames, les rhinocéros, les chameaux, les éléphants, etc. Un événement de rayonnement évolutif s’est produit lorsque les condylarthres ont modifié leur régime alimentaire pour inclure de la matière végétale, un changement par rapport au régime alimentaire précédent qui était exclusivement insectivore. Il existe un désaccord sur le lieu et le moment exacts de ces événements évolutifs.
Au cours du Cénozoïque, les mammifères se sont adaptés pour vivre à la fois dans l’air (chauves-souris) et dans les océans (baleines), évoluant dans les deux cas à partir d’ancêtres exclusivement terrestres. Le rorqual bleu, un mammifère marin, est devenu ce qui est probablement le plus gros animal de tous les temps, encore plus gros que les plus grands dinosaures confirmés. De nombreux animaux du Cénozoïque qui ont prospéré au début de la période sont maintenant éteints, ne laissant que leurs descendants.