Il Paleocene è la prima epoca geologica del Paleogene. Iniziò dopo la fine del Cretaceo, e durò per circa 10 milioni di anni. Seguì l'epoca dell'Eocene.
Il Paleocene è iniziato e si è concluso con un evento di estinzione, ognuno di carattere del tutto diverso. L'epoca iniziò con l'evento di estinzione del K/T, causato dalla combinazione di un colpo di meteorite (cratere di Chicxulub) e di un'enorme inondazione vulcanica di basalto che produsse le trappole di Deccan in quella che oggi è l'India. Questo ha causato l'estinzione di molti gruppi, compresi i dinosauri e molti altri rettili. L'epoca si concluse con il Paleoceno-Eocene Thermal Maximum, un evento anossico dell'oceano profondo (DOAE). Ciò significa che le profondità dell'oceano erano prive di ossigeno, quindi non potevano sopravvivere forme di vita superiori. Ciò ha prodotto un'estinzione di massa del 35-50% delle forme di acqua profonda, come i foraminiferi bentonici, e ha coinciso con un importante cambiamento dei tipi di mammiferi sulla terraferma.
Dopo un inizio più fresco, il clima è diventato più caldo durante l'epoca, molto più caldo di oggi, e il mondo è stato fortemente boscoso. Non c'erano calotte di ghiaccio ai poli. I mari caldi circolavano in tutto il mondo, compresi i poli. Il primo Paleocene presentava una bassa diversità e abbondanza di vita marina, ma questa tendenza si è invertita in seguito. Le condizioni tropicali hanno dato origine a un'abbondante vita marina, comprese le barriere coralline. Con la scomparsa dei rettili marini alla fine del Cretaceo, gli squali divennero i principali predatori. Alla fine del Cretaceo, le ammoniti e molte specie di foraminiferi si estinsero.
Anche le faune marine sono arrivate ad assomigliare alle faune moderne, mancano solo i mammiferi marini e un'importante famiglia di squali, i Carcharhinidae.
I dinosauri non aviari possono essere sopravvissuti in qualche misura fino al primo stadio daniano dell'epoca paleocenica, circa 66 milioni di anni fa. La prova controversa di questo è un osso di zampa di adrosauro trovato da strati del Paleocene nel New Mexico; ma tali forme tardive possono essere fossili derivati. Ciò significa che sono stati fossilizzati, poi l'erosione li ha scoperti, poi sono stati sepolti di nuovo in uno strato di rocce più giovani.