După timpul precambrian, epoca paleozoică și era mezozoică pe scara timpului geologic este Era Cenozoică, care a început în urmă cu 65 de milioane de ani și continuă până în prezent. După dispariția Crețacului-Terțiar, sau, K-T, la sfârșitul Perioadei Cretacee din Era Mesozoică, care a eliminat 80 la sută din toate speciile de animale, Pământul s-a găsit nevoit să se reconstruiască..
Acum că toți dinozaurii, în afară de păsări, au dispărut, mamiferele au avut ocazia să înflorească. Fără concurență pentru resursele dinozaurilor, mamiferele au avut ocazia să crească. Cenozoicul a fost prima epocă în care oamenii au evoluat. O mare parte din ceea ce se consideră în mod obișnuit așa cum s-a întâmplat evoluția în Era Cenozoică.
Prima perioadă a erei cenozoice numită perioada terțiară a fost împărțită în perioadele paleogene și neogene. Cea mai mare parte a perioadei paleogene a văzut că păsările și mamiferele mici devin mai diverse și cresc foarte mult în număr. Primatele au început să trăiască în copaci, iar unele mamifere s-au adaptat să trăiască part-time în apă. Animalele marine nu au avut astfel de noroc în această perioadă în care schimbările globale masive au dus la dispariția multor animale de mare adâncime.
Clima se răcise semnificativ de la cele tropicale și umede în timpul erei mezozoice, care a schimbat tipurile de plante care s-au descurcat bine pe uscat. Plante luxuriante, tropicale, au fost înlocuite cu plante de foioase, inclusiv prima iarbă. Perioada Neogene a înregistrat tendințe de răcire continuă. Clima semăna cu ceea ce este astăzi și ar fi considerată sezonieră. Spre sfârșitul perioadei, totuși, Pământul a fost cufundat într-o epocă de gheață. Nivelul mării a scăzut, iar continentele au ajuns aproximativ la pozițiile pe care le dețin astăzi.
Multe păduri antice au fost înlocuite cu pajiști expansive pe măsură ce clima a continuat să se usuce, ceea ce a dus la creșterea animalelor care pășesc, precum cai, antilope și bizoni. Mamiferele și păsările au continuat să se diversifice și să domine. Perioada Neogenă este considerată și începutul evoluției umane. În această perioadă, primii strămoși asemănătoare omului, hominidele, au apărut în Africa și s-au mutat în Europa și Asia.
Perioada finală din era cenozoică, perioada actuală, este perioada cuaternară. A început într-o epocă de gheață în care ghețarii au avansat și s-au retras peste părți ale Pământului care sunt considerate acum climă temperată, precum America de Nord, Europa, Australia și partea de sud a Americii de Sud. Perioada cuaternară este marcată de ascensiunea dominanței umane. Neanderthalii au apărut și apoi au dispărut. Omul modern a evoluat și a devenit specia dominantă pe Pământ.
Alte mamifere au continuat să se diversifice și să se ramifice în diferite specii. La fel s-a întâmplat și cu speciile marine. Au fost câteva extincții în această perioadă din cauza schimbării climatului, dar plantele adaptate diferitelor climaturi apărute după retragerea ghețarilor. Zonele tropicale nu au avut niciodată ghețari, atât de luxoase și cu temperaturi călduroase au prosperat toate în perioada cuaternară. Zonele care au devenit temperate au avut multe ierburi și plante de foioase, în timp ce climatele ușor mai reci au văzut reapariția coniferelor și a arbuștilor mici.
Perioada cuaternară și epoca cenozoică continuă astăzi și probabil va rămâne până la următorul eveniment de extincție în masă. Oamenii rămân dominanți, iar noi specii sunt descoperite zilnic. În timp ce la începutul secolului XXI clima se schimbă din nou și unele specii dispar, nimeni nu știe când se va încheia Era Cenozoică.