Linnut ja nisäkkäät olivat olennainen osa paleogeenikautta. Nisäkkäät kehittyivät sen aikana ja niiden lajimäärä kasvoi huomattavasti. Myös lintulajisto lisääntyi ja runsastui. Ilmasto oli hyvin lämmin paleogeenikauden alussa paleoseenijakson loppupuolella. Lämpötila nousi tuolloin huippuunsa. Maahan iskeytyi kauden keskivaiheilla eoseenijakson lopussa kaksi valtavaa asteroidia, jotka tuhosivat suuren osan planeetan eliöstöstä.