Kỷ Nguyên đại Cổ sinh được gọi là "Kỷ nguyên Động vật có vú". Thời đại này được chia thành các khoảng thời gian theo các dạng sống đã sống trong thời gian đó. Trong thời kỳ cổ sinh, loài gặm nhấm, ngựa nhỏ là phổ biến và tê giác và voi lần đầu tiên xuất hiện. Cuối cùng, chó, mèo và lợn đã trở thành động vật có vú thông thường. Kỷ Neogen đã tạo ra các loài linh trưởng ban đầu, bao gồm cả con người thời kỳ đầu.
Thời kỳ cuối cùng của Kỷ nguyên Kainozoi là Kỷ Đệ tứ. Đây là thời điểm sư tử, hổ răng kiếm, gấu hang, hươu khổng lồ, tê giác lông cừu và voi ma mút lông cừu trở thành những loài thống trị vào thời đại của chúng.
Sự tuyệt chủng của nhiều nhóm động vật có vú khổng lồ đã xảy ra trong khoảng thời gian này, khoảng từ 65 triệu năm trước cho đến ngày nay. Kết quả của những cuộc tuyệt chủng này cho phép các nhóm động vật có vú nhỏ hơn đa dạng hóa và thịnh vượng. Sự tuyệt chủng quan trọng nhất là của loài khủng long. Bên cạnh một số loài chim không biết bay vẫn được xếp vào loài khủng long, kỷ nguyên của loài khủng long đã kết thúc. Kết quả là, không có khủng long, đời sống thực vật đã có thể sinh sôi nảy nở. Gần như mọi loài thực vật mà con người biết đến ngày nay đều có nguồn gốc từ Kỷ nguyên Kainozoi.
Ở Bắc Mỹ, rừng bao phủ phần lớn lục địa trong thời kỳ đầu của kỷ nguyên này. Tuy nhiên, khi khí hậu nguội đi, các khu rừng chết và nhường chỗ cho các vùng đất rộng mở dẫn đến sự hình thành Đồng bằng lớn của miền Trung Tây Hoa Kỳ.
