Geologisch tijdvak lopend van 66,0 tot 56,0 miljoen jaar geleden; eerste tijdvak van het Paleogeen (Cenozoïcum) waarin de buideldieren van Australië een radiatie ondergingen
Met het Paleoceen begint het Paleogeen, de eerste periode van de era Cenozoïcum. Dit moment wordt gemarkeerd door een massa-extinctie die samenhangt met de inslag van een meteoriet in de huidige Mexicaanse Golf, 66,0 miljoen jaar geleden. De overgang van Mesozoïcum naar Cenozoïcum staat bekend als de Krijt-Paleogeen-transitie (K-Pg-grens), ook wel als Krijt-Tertiair-overgang (K/T-grens), maar de term Tertiair wordt nu niet meer gebruikt.
Het Paleoceen begon zonder ammonieten, belemnieten, coelacanthen, mosasauriërs en dinosauriërs, die allemaal in de loop van het Krijt en rond de K-Pg-grens waren uitgestorven. Ook vele rifvormende organismen in de zee (koralen, sponzen) waren verdwenen. Van de reptielen overleefden alleen Squamata (slangen, hagedissen en leguanen), Sphenodontia (brughagedissen), krokodillen en schildpadden. Andere groepen die de overgang zonder veel verlies overleefden waren varens, naaktzadigen, bloemplanten, insecten, vogels en zoogdieren. In Australië werden de buideldieren (Marsupialia) soortenrijk en talrijk.
Uit het Paleoceen kennen we een aantal kenmerkende zoogdierfossielen, o.a. van Multituberculata, kleine dieren met veelknobbelige kiezen, die qua lichaamsvorm enigszins doen denken aan knaagdieren maar eerder verwant zijn aan eierleggende zoogdieren (Monotremata). Een andere soortenrijke groep waren de Condylartha, primitieve hoefdieren, o.a. Hyracotherium, de voorloper van de paarden. Tegenwoordig worden de condylarthen echter als polyfyletisch beschouwd en niet meer gezien als stamgroep van de hoefdieren. Zowel multituberculaten als condylarthen zijn in de loop van het Paleogeen uitgestorven.
De plantenwereld van het Paleoceen verschilde weinig van het Krijt. De bloemplanten breidden zich uit, evenals de insecten. In de zee werden de ammonieten vervangen door moderne inktvissen (Octopoda en Decapoda).
