La fine dell'Eocene fu l'inizio dell'Oligocene (33,9 milioni di anni fa). È caratterizzato da un grande fatturato floreale e faunistico su larga scala.
La maggior parte degli organismi colpiti erano di natura marina o acquatica. Tra questi c'era l'ultimo degli antichi cetacei, gli Archaeoceti.
Questo è stato un periodo di grandi cambiamenti climatici, soprattutto per quanto riguarda il raffreddamento. All'inizio non era legato a nessun impatto importante o a nessun evento vulcanico catastrofico.
Ma l'attività vulcanica può aver causato l'evento dell'estinzione. Diversi grandi impatti di meteoriti si sono verificati in questo periodo. Uno di questi eventi ha causato l'impatto del cratere della Baia di Chesapeake a 40 km (25 miglia), e un altro nel cratere di Popigai a 100 km (62 miglia) nella Siberia centrale, spargendo detriti forse fino all'Europa. La nuova datazione della meteora di Popigai suggerisce che potrebbe essere una causa dell'estinzione di massa.
Una delle principali teorie scientifiche sul raffreddamento del clima in questo periodo prevede una diminuzione dell'anidride carbonica atmosferica, che è lentamente diminuita a metà del tardo Eocene e forse ha raggiunto una certa soglia circa 34 milioni di anni fa. Questo limite è strettamente legato all'evento dell'Oligocene Oi-1, un cambiamento degli isotopi dell'ossigeno che segna l'inizio della copertura della calotta glaciale in Antartide.
