6600 萬年前 ～ 2300 萬年前 ︱古第三紀 Palaeogene Period
古第三紀的生物群像。
白堊紀的晚期經歷了另一場生物大滅絕，一般相信是因為一顆巨大的小行星撞擊地球，導致恐龍和許多早期生物徹底滅絕。由於恐龍都死了，有些食蟲的小型哺乳類便演化成體型較大的食肉種類，例如裂肉獸（Sarkastodon）會吃較大的食草動物。
裂肉獸（Sarkastodon，食肉的哺乳類），生存在 3500 萬年前，肩高約 1.8 公尺，體長約 3 公尺，體重約 1.5 頓，擁有粗壯的身軀和肥厚的尾巴。
古第三紀早期最受矚目的是出現兩種新的動物類群：一類是奇蹄的有蹄類，例如長得像馬的爪獸（Chalicotherium）；另一類是偶蹄的有蹄類，像是鹿。很多其他動物的早期種類也開始出現了，像是蝙蝠、蜂類、靈長類和囓齒類。隧蜂（Halictus）是蜂類的一個類群，出現時間可回溯到這個時代，至今仍到處嗡嗡飛行。
這個時期一開始不但氣溫很高，海水也很溫暖，這意味著阿拉斯加能長出棕櫚樹，連北極都有鱷魚。這個時期還留下一種重要的化石，稱為走鯨（Ambulocetus），這種奇怪的動物看起來像是巨大水獺和鱷魚的綜合體，一般認為牠連結了鯨豚的陸生祖先和鯨類之巨蟻 （Titanomyrma）間的形態。走鯨會在海中游泳和覓食，也可以在陸地上行走。
走鯨（Ambulocetus，鯨類的水陸兩棲祖先）又名陸行鯨，生存在 5000 萬年前，是一種早期的鯨魚，約有3公尺長，可以同時行走及游泳。
到了古第三紀的中期，地球慢慢冷卻下來，落葉樹的數目漸漸超過熱帶樹種。隨著地球變得越來越冷且乾燥，森林再也無法存活，於是禾草類植物擴散到更多的開闊地區。禾草類的優勢是一被吃掉就立刻長回來。禾草類也含有二氧化矽，會破壞許多食草動物的牙齒。只有少數的哺乳類，包括囓齒類，以及馬、綿羊和牛的祖先，最後演化出不斷生長的特殊牙齒，才能順利的一直吃草。
在這個時期，昆蟲繼續繁衍茁壯，例如體長達到五公分的巨蟻（Titanomyrma），可以快速行走穿越平原。
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