Känozoische Tiere sind diejenigen, die in den letzten 65.5 Millionen Jahren existiert haben, seit der Auslöschung der Dinosaurier durch einen massiven Asteroideneinschlag, der als KT-Aussterbeereignis bezeichnet wird. Nach dem KT-Aussterben waren die primären verbliebenen Landtiere kleine Reptilien und nagetierähnliche Säugetiere. Diese nagetierähnlichen Säugetiere diversifizierten sich schnell und besetzten alle wichtigen Nischen, die durch die Abreise der Dinosaurier leer gelassen wurden. Mit einem schnellen Stoffwechsel, einer sorgfältigen Pflege ihrer Jungen und einem relativ großen Gehirn waren Säugetiere gut positioniert, um die Kontrolle über terrestrische Ökosysteme zu übernehmen und die dominierenden Tiere des Känozoikums zu werden.
Die einzigen lebenden Tiere des Känozoikums unmittelbar nach dem KT-Aussterben waren kleine Insektenfresser mit ausgezeichnetem Gehör und Geruch, aber mittelmäßigem Sehvermögen. Die frühesten Tiere des Känozoikums waren hauptsächlich an die Jagd in der Nacht angepasst, als Dinosaurier aufgrund ihres langsameren Stoffwechsels wahrscheinlich weniger aktiv waren. Diese Insektenfresser unterschieden sich im späten Paläozän vor etwa 55 Millionen Jahren in Lagomorphs (Kaninchen, Hasen und Pikas), Fledermäuse, frühe Primaten, echte Nagetiere und Spitzmäuse, während sich eine andere Linie zu den Vorfahren der meisten großen Säugetiere von heute entwickelte – Mitglieder der Klade Ferae.
Die Ferae-Klade differenzierte sich in die Vorfahren moderner Fleischfresser (Hunde, Katzen und Bären), Huftiere (Hufttiere) und Wale (Wale, Delfine usw.). Die vorherrschenden Fleischfresser im frühen Känozoikum waren Kreodonten, frühe Cousins von Fleischfresser; Mesonychiden, die mit modernen Paarhufern verwandt waren, aber Fleischfresser waren; und Entelodonten, die große schweineähnliche Tiere mit knöchernen Klumpen an den Wangen waren, mit denen sie ihre Beute töteten.
Die großen pflanzenfressenden Tiere des Känozoikums stammten hauptsächlich von den Kondylarthen, einer ausgestorbenen Gruppe von Tieren, die die gemeinsamen Vorfahren aller heutigen Huftiere sind, darunter Kühe, Schweine, Pferde, Hirsche, Flusspferde, Nashörner, Kamele, Elefanten usw. Die bedeutendsten Das Ereignis der evolutionären Strahlung trat auf, als Kondylarthrien ihre Ernährung auf Pflanzenmaterial umstellten, eine Änderung gegenüber der vorherigen Ernährung, die ausschließlich insektenfressend war. Es herrscht Uneinigkeit darüber, wo und wann genau diese evolutionären Ereignisse stattfanden.
Während des Känozoikums passten sich Säugetiere sowohl an die Luft (Fledermäuse) als auch an die Ozeane (Wale) an, wobei sie sich in beiden Fällen aus ausschließlich terrestrischen Vorfahren entwickelten. Der Blauwal, ein Meeressäuger, wurde zum wahrscheinlich größten Tier aller Zeiten, sogar größer als die größten bestätigten Dinosaurier. Viele Tiere des Känozoikums, die früh in dieser Zeit gediehen, sind heute ausgestorben und hinterlassen nur ihre Nachkommen.