A paleocén végén és az eocén első szakaszában, kb. 50 millió évvel ezelőttig a klíma melegedett, kiegyenlítődött. Előállt az a helyzet, hogy a pólusokon is dzsungel tenyészett. 100. ábra Az emlősök diverzitása egyre nőtt. Az “eocén” jelentése: “új idők hajnala”. Az emlősök körében evolúciós robbanás történt, a családok száma 41-ről 91-re nőtt. Több mai rend a korai eocénben jelent meg: a valódi főemlősök, a páros- és páratlanujjú patások. Sok család, különös tekintettel több mai rágcsálócsaládra is az eocénben jelent meg először. Jelentős verseny volt a paleocénből itt maradt emlősökkel, azok kihalása nem ment hirtelen.
Észak-Amerikában jelennek meg az időszak elején a cickányok.
Három, a legspecializáltabbak közé tartozó emlősrend közül a denevérek a korai eocénben jelentek meg, a bálnák és a tengeri tehenek a középső eocénben tértek vissza a vízbe.
Különösen sikeres volt az eocén a Perissodactyliák számára, amelyek közé máig túlélőként tartoznak a lovak, orrszarvúak, tapírok, és a kihalt brontothériumok. Megkezdődött az elefántok diadalútja is a Moeritheriummal, ezzel a negyed tonnás, vízilószerű állattal.
Dél-Amerika eocénbeli kövületei kiválóak. Most csak a glyptodonokat, a nagyszámú patást, és a középső eocénben kialakuló földi lajhárokat említjük meg. Feltételezhető, hogy az eocén változó klímája kedvezett az emlősök diverzifikációjának. A melegedés minden bizonnyal körülírtabbá tette az esős időszakokat. A fák távolabb helyezkedtek el egymástól, hogy gyökereikkel elégséges vizet vehessenek fel a száraz évszakban. A zárt erdő megnyílt, az alsóbb szintek növényeinek így több fény jutott, és a vegetáció több, a talajon élő növényevőt tarthatott el. A szezonalitás miatt több, levelet fogyasztó forma is megjelenhetett, mivel a lehulló leveleket a növény nem védi olyan gondosan vegyi anyagaival. Az eocénre jellemzőek az Észak-Amerika és Európa erdeit benépesítő félmajmok is. A korai eocén nagy ívű vándorlásokat is hozott, elsősorban az északi félteke földrészei között, de délről kerültek át Európába pl. a lemurfélék. Valószínűleg ekkor kerültek át a makik Madagaszkárra is. Az eocén során világszerte elterjedtek a madarak változatos fajai. Már a felső-kréta óta jelen volt az összes madárrend, de az igazi nagy radiáció az eocénben történik.
Fontos eocén lelőhely a németországi Messel környéki bánya. 50 millió éve egy tó hullámzott a helyén, üledékei alapján képet alkothatunk az akkoriban itt élő életközösségről. Az itt fellelt 13 emlősrend közül valamennyi rendelkezik ma élő rokonokkal. Élt itt oposszum és találtak 1 m-es hosszúságú rágcsálót (Ailuravus), denevért, sőt egy makiszerű főemlőst (Europolemur) is. Éltek már akkor a lovak, szarvasmarhák és szarvasok ősei is. A lovak akkoriban kutya-, az utóbbi két állatcsoport ősei nyúl méretű kérődzők voltak. A sünök ősi formáját képviseli a Pholidocercus, ősi lótípus a Propaleotherium. Külön jelentőséggel bír, hogy találtak Messelnél egyébként Dél-Amerikából és Dél-Ázsiából ismert rokonságú Eurotamandua nevű hangyászfajt, ill. Eomanis nevű tobzoskafajt. Utóbbi fajok jelzik, hogy Európa fontos keresztútja lehetett az eocén vándorló emlősfajainak.
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/tv2001/tv0111/trunko.html
A középső és kései eocén hidegebb és szárazabb lett, aminek hatása különösen a magasabb szélességi fokokon érvényesült, ahol a késői eocénben téli fagyok is lehettek. A trópusi erdők az Egyenlítő felé maradtak csak meg, a magasabb szélességeken mérsékeltövi kevert erdők alakultak ki, fenyőkkel és lombhullató fákkal, hasonlóak, mint ma Kanadában és Észak-Európában láthatók. A klimatikus változásokért talán a déli kontinensek elválása (Ausztrália-Antarktisz), ill. Grönland leválása Norvégiáról lehetett.
Mindkét helyen lehetővé vált a hideg poláris, és a meleg trópusi vizek érintkezése, ami talán megváltoztatta a globális mélyvízi keringést lehűlve a kontinensek Egyenlítőtől távolibb részeit. Az Antarktisz jégsapkájának kialakulása a középső-késői eocénre tehető. A klíma hanyatlása számos emlőscsoport kihalásához vezetett, amelyek stílszerűen az “archaikus” jelzőt kapták. Nagyszámú új típus jelent meg: a nyulak Ázsia kései eocénjében jelentek meg, és hamarosan átterjedtek Észak-Amerikára. Sok mai rágcsálócsalád jelent meg ekkortájt: ürgék, hódok, pelék, hörcsögök. Megjelentek a Carnivorák új családjai: közöttük a kihalt medvekutyák (Amphicyonidák), és a korai kutyák (Észak - Amerika). Termetük még mindig meglehetősen kicsi. A páratlanujjú patások jól alkalmazkodnak az egyre keményebb, szálasabb táplálékhoz, ami a kifejezettebb szezonalitás hozadéka. Nagyszámú disznószerű mindenevő és szarvasszerű növényevő jelenik meg. A páratlanujjúak és Perissodactilyák változatlanul virágzanak. A primitív lófélék gyakoriak Európában, de erősen hanyatlanak Észak- Amerikában és Ázsiában. A rinocéroszok kis, szarvnélküli ősei is megjelennek. Egy másik sikertörténet az eocén során tapírméretűből fehér rinocérosz méretűvé növő brontothériumoké, amelyeknek “orrszarva” tényleges csont, szemben a rinocéroszok öszzenyomott bőrből álló, keratinalapú tülkével. Az eocén vége új kihalási hullámot hozott, amelyek közül most csak a makifélék Egyenlítőtől távolibb kihalását említjük meg. Fontos lépés, hogy kiszáradt a Turgay - szoros, amely gátként szolgált Európa és Ázsia között. Ugyanekkor világszerte lecsökkent a tengerek vízszintje, a víz a sarki jégben raktározódott. Az ázsiai invázió megindult, ami komoly következményekkel járt. Az európai tapírok napja például leáldozott, őket ázsiai rinocéroszok helyettesítették.
Az eocén - oligocén határa vízválasztóként szolgál, részben a nagy kihalások, részben az ázsiai dominancia okán, a szakirodalom gyakorta említi “La Grande Coupure” vagy “Great Divine” (Nagy Metszés, Nagy Vízválasztó) néven. A változások közül néhányat emelünk csak ki: a lovak eltűntek mindenhonnan, csak Észak-Amerikában maradtak fenn, a tapírok közül csakis a maiak ősei maradtak fenn. Csak a rinocéroszok maradtak fenn világszerte viszonylag nagy számban.