L'era cenozoica, iniziata 65 milioni di anni fa e tuttora in corso, conosciuta anche come terziaria o dei mammiferi, è caratterizzata da una forte orogenesi. Per quanto riguarda la Paleogeografia si ha il sollevamento di tutte le grandi catene attuali portando ad un cambiamento del volto della Terra: l’India entra in collisione con l’Eurasia formando il complesso dell’Himalaya; gli oceani Atlantico e Indiano si ampliano progressivamente, lungo i margini americani del Pacifico prosegue la subduzione di crosta oceanica causando il sollevamento delle Montagne Rocciose e delle Cordigliera delle Ande. Dall’Africa si stacca la penisola arabica generando il Mar Rosso. Nell’area mediterranea il clima cambia da tropicale a temperato.

In seguito alla grande estinzione di massa del Cretaceo, tra gli organismi viventi sopravvissuti a tale crisi biologica, i mammiferi, occupando rapidamente tutte le nicchie ecologiche rimaste libere dalla scomparsa dei rettili e differenziandosi in molte famiglie, divengono i dominatori del globo.

Grazie ai cambiamenti ambientali su tutto il pianeta, la terra si copre di vaste distese steppiche favorevoli allo sviluppo di Mammiferi grandi e veloci e di Uccelli simili a quelli odierni.

Il Cenozoico è diviso in 2 grandi periodi:

1. Terziario, costituito dal Paleogene , a sua volta diviso in Paleocene, Eocene, Oligocene, e dal Neogene , diviso in Miocene e Pliocene.

2. Quaternario, costituito da 2 epoche: Pleistocene Olocene.

Paleogene

Il Paleogene, o Nummulitico, è il primo periodo del Cenozoico, compreso tra circa 65 e 23 milioni di anni fa. Durante questo periodo ebbe luogo l'orogenesi alpina, durante la quale l'antico oceano Tetide si chiuse in seguito alla collisione del continente meridionale di Gondwana con il continente euroasiatico.

Il Paleogene fu un periodo di clima generalmente più caldo dell'attuale su tutto il globo, ma a partire dall'Eocene superiore ed ancora di più dall'Oligocene iniziò a manifestarsi un progressivo deterioramento climatico, con calo generalizzato delle temperature ed inizio della glaciazione in Antartide.

Durante il Paleogene si ebbe l'esplosiva radiazione adattativa dei Mammiferi con lo sviluppo di due nuove grandi famiglie: i placentati e i marsupiali. Nel giro di pochi milioni di anni essi si adattarono ai più svariati ambienti, accanto alle forme arboricole e primitive (Ptilodus ) si svilupparono grossi quadrupedi della taglia di un montone (Ectoconus ), e tutti gli antenati dei moderni animali: i proboscidati, gli equidi, gli ungulati, i canidi.

Apparvero svariati gruppi di mammiferi carnivori (Acreodi, Procreodi, Creodonta) ed erbivori (Pantodonta, Dinocerata), dalle piccole alle grandi dimensioni, subendo anch'essi il fenomeno del gigantismo. Sono del Paleocene anche animali strettamente imparentati con gli odierni primati (proscimmie) caratterizzati dalla comparsa del pollice opponibile, un'assoluta novità in natura, che verso la fine dell'Oligocene permetteranno la comparsa delle prime vere scimmie da cui si svilupperà quell'albero evolutivo da cui avrà origine l'uomo.

Intanto alcuni mammiferi, come Basilosaurus cetoides , lungo 25 metri, riscoprirono l'elemento liquido e diedero il via alla famiglia dei Cetacei.

Anche gli Uccelli si diversificarono in modo marcato, permettendo sia la comparsa di molte famiglie attuali come gli anatidi, gli psittaciformi, i galliformi, i fenicotteriformi sia la nascita di specie note come Uccelli elefante i quali raggiunsero dimensioni mostruose; fra questi ricordiamo Diatryma gigantea altro 3 m e Fororaco , due giganti abili corridori, che avevano perso la capacità di volare.

Per quanto riguarda i rettili, tra i coccodrilli ebbero un discreto successo le famiglie moderne (Alligatoridae e Crocodylidae).

Neogene

Il Neogene è il secondo e ultimo periodo geologico del Cenozoico ed inizia 23 milioni di anni fa. Le condizioni climatiche ben differenziate ed il progressivo raffreddamento, dovuto, secondo scoperte pubblicate sulla rivista Nature, a lontani eventi spaziali, culminarono nelle glaciazioni del Quaternario con la comparsa di molte specie ben adattate ai climi freddi e l'apparizione dei primi ominidi.

In questo periodo si ebbe un'ulteriore proliferazione di mammiferi con forme sempre più varie e dimensioni gigantesche, infatti nei nuovi spazi aperti creatisi dal diradamento delle foreste ebbero ampia diffusione gli Equidi, i Mastodonti e gli antenati del rinoceronte. Tra questi ricordiamo Indricotherium transouralicum , alto come una giraffa adulta e lungo fino ad otto metri, il suo corpo pesante era sostenuto da arti colonnari. Per quanto riguarda invece i grossi carnivori, ebbero una forte espansione Smilodon fatalis , meglio conosciuto come tigre dai denti a sciabola; anch'esso raggiunse dimensioni notevoli per dei felidi proprio perchè era l'unico grande carnivoro capaci di poter cacciare i grandi mammiferi vegetariani.

Durante il Miocene è vissuto anche un uccello gigantesco, Argentavis magnificens . Questo animale, del quale sono note alcune parti del cranio, un omero incompleto e altre ossa delle ali, aveva un'apertura alare di sette metri, e quindi era in grado di rivaleggiare, in quanto a dimensioni, con i più grandi pterosauri. Sicuramente è grazie ai resti fossili di questi strani animali che la fantasia dell'uomo ha permesso la nascita di miti e leggende, infatti Argentavis è stato certamente fonte di ispirazione per il mitologico uccello Roc dei racconti di Simbad il marinaio.

Infine è importante ricordare che durante il Neogene, all'interno della famiglia degli ominidi, si distinsero due grandi rami evolutivi: quello che avrebbe portato alle grandi scimmie antropomorfe africane, e quello che avrebbe portato nel Neozoico al genere Homo , la cui evoluzione si esprimerà al meglio durante tutto il Quaternario ed è un processo che continua ancora oggi.