Die Epoche des Eozäns, vor 55.8 bis 33.9 Millionen Jahren, begann etwa 10 Millionen Jahre nach dem Aussterben der Dinosaurier, als sich die Säugetiere diversifizierten und bereits zu einiger Bedeutung aufgestiegen waren und die meisten verfügbaren Nischen besetzten. Wie während des größten Teils der Erdgeschichte war das Klima während des Eozäns relativ mild, mit tropischen Bedingungen bis zu 45 Grad vom Äquator und einem gemäßigten Klima bis zu den Polen. Während des Eozäns wäre das Klima an den Polen mit dem des pazifischen Nordwestens vergleichbar gewesen.
Die kontinentale Anordnung während des Eozäns ähnelte der heutigen, nur war die Antarktis noch mit Südamerika verbunden und große Teile Europas, des Nahen Ostens und Südostasiens wurden überflutet. Dies liegt daran, dass an den Polen fast keine kontinentalen Eiskappen vorhanden sind, was bedeutet, dass das gesamte Eis in Wasserform vorlag und die Ozeane füllte. Da die Antarktis noch mit Südamerika verbunden war, gab es keine kalte zirkumpolare Strömung. Die Antarktis war gemäßigt, und die weltweite Zirkulation der Meeresströmungen verlieh dem globalen Klima eine Homogenität, die es seitdem nicht mehr gegeben hat.
Das Eozän war etwas vor dem Zeitalter der Gräser, was bedeutet, dass der größte Teil des Planeten mit Wäldern und nicht mit Grasland bedeckt war. Baumsäugetiere waren die häufigsten, und fast alle Tiere waren klein – nur wenige waren über 10 kg (22 lb) groß. Im Durchschnitt waren sie 60 % kleiner als die paläozänen Tiere, die ihnen vorausgingen, und noch kleiner im Vergleich zu den großen Tieren, die sich kurz nach dem Ende der Epoche entwickeln würden. Es wird angenommen, dass diese kleinen Größen den Tieren halfen, die Hitze besser zu bewältigen.
Es wird angenommen, dass die Vertreter vieler moderner Säugetierordnungen im Eozän entstanden sind, darunter Fledermäuse, Rüsseltiere (Elefanten und Verwandte), Primaten (obwohl diese sich viel früher entwickelt haben), Nagetiere und viele Beuteltiergruppen. Während dieser Zeit entwickelte sich das „moderne“ Pflanzen- und Tierleben, was bedeutet, dass es viele der frühesten Ökosysteme gab, die die Menschen heute als normal und nicht als ausgesprochen uralt angesehen hätten, wie die Palmfarn-/Dinosaurier-Ökosysteme des Mesozoikums.