大灭绝后哺乳动物与鸟类迅速辐射演化。印度—欧亚碰撞抬升喜马拉雅，南极冰盖形成，地球开始变冷。
用 3D 探索古近纪的地球 →6600万年前，希克苏鲁伯撞击将尘埃、硫和烟炱送入大气，使地球变暗、变冷，并破坏食物网。非鸟类恐龙灭绝；2024年的同位素研究支持撞击者是一颗形成于木星轨道之外的碳质小行星。
约6600万年前，德干大规模喷发在今天的印度堆积了厚厚的熔岩层。二氧化碳可带来长期增暖，硫可造成短暂降温，但火山活动与希克苏鲁伯撞击各自对灭绝的贡献仍有争议。
约5600万年前，大量碳释放使全球气温上升约5至8°C，并导致海洋酸化。整个增温与恢复过程持续约20万年。碳的来源和释放速率仍在研究中，与现代变暖比较时必须考虑时间尺度的差异。
到约5000万年前，印度与亚洲的碰撞已在进行，特提斯洋残余海域逐渐闭合。不同地区的首次接触可能更早；今天的喜马拉雅山是此后数千万年地壳缩短与抬升的结果。
约5200万至4000万年前的化石记录了鲸类陆生亲属向水生形态的转变。到约4000万年前，一些鲸类已完全生活在海中，另一些支系仍有能承重的后肢。
约4900万年前，北极沉积物在约80万年的时段内记录了大量漂浮淡水蕨类满江红。部分可能生长在淡水表层，另一些残体则可能从陆地冲入。其碳埋藏可能有助于降温，但分布范围及全球气候效应仍不确定。
约3600万年前，波皮盖撞击在西伯利亚北部留下直径约100公里的陨石坑。冲击将岩石中的石墨转变为微小钻石，多为更适合工业用途而非珠宝的多晶颗粒。
约3400万年前，全球变冷伴随着南极冰盖的大规模扩张。二氧化碳下降被视为主要驱动力，海洋通道与轨道变化也有影响，但单靠一条洋流无法解释这次转变。
约2500万至2000万年前，多个地区的富草生境开始扩张，但各地历程不同。许多现代热带C4草原在更晚时期、尤其约800万至300万年前才大规模扩张。气候、火和食草活动相互影响，食草动物的适应也并不总与开阔草原的形成同步。