Het Eoceen was het tweede geologische tijdperk in het Paleogeen, en verreweg het langste. Het begon 56 miljoen jaar geleden en eindigde 33,9 miljoen jaar geleden met een wereldwijde waarschuwingscrisis. Daarvoor was het Paleoceen, en daarna het Oligoceen.
Het Eoceen had, net als het Paleoceen daarvoor, een veel warmer klimaat dan nu. Aan het begin van het Eoceen werd het Paleoceen-Eoceen Thermisch Maximum bereikt. Dit duurde 100.000 jaar en veroorzaakte een grote uitsterving. Het land was zwaar bebost, met gematigde bossen tot in de Arctische en Antarctische gebieden. De vele plantenetende zoogdieren waren browsers, geen grazers. Alle leden van de nieuwe zoogdierorden waren klein, minder dan 10 kg. Eocene zoogdieren waren slechts 60% van de grootte van de primitieve paleocene zoogdieren die eraan voorafgingen. Ze waren ook kleiner dan de zoogdieren die na hen kwamen (een typisch voorbeeld is Eohippus).
Het einde van het Eoceen was het begin van het Oligoceen (33,9 miljoen jaar geleden). Veel planten- en diersoorten stierven uit. Dit was de Eoceen-Oligoceen uitsterving. De uitsterving werd waarschijnlijk veroorzaakt door meteorietinslagen in Siberië en Chesapeake Bay.