Третичный период вводился еще Ардуино в 1759 г.; он фигурировал и в схеме Ляйеля (см. с. 88), но позже был поделен на два периода. Палеоген был введен Науманом в 1866 г. как расширение эоцена Ляйеля. В течение этого периода осуществился ряд фаз альпийского горообразования, сформировались осевые хребты современных Атласа, Пиренеев, Альп, Карпат, Крыма, Кавказа, Копетдага, Памира и Гималаев; происходил ряд мелких и по крайней мере одна значительная трансгрессия с последующей регрессией в конце периода. В палеогене, по-видимому, сформировалась Северная Атлантика и возникли разломы рифтовых зон Восточной Африки. Широкого развития достигли крупные фораминиферы - нуммулиты (так что палеоген иногда называют «нуммулитовой системой»), а также мелкие планктонные фораминиферы злобигерины и глобороталлии; развились брюхоногие и двустворчатые моллюски, сократилось число брахиопод.
Широкого развития достигли млекопитающие - древние хищники креодонты, от которых возникли первые копытные (всеядные кондилятры), а от них в конце периода - травоядные парно- и непарнокопытные. В палеогене появились обезьяны, в конце периода - первые хоботные. В этот период в Австралии возник самостоятельный центр развития однопроходных (таких, как уткокос и ехидна) и сумчатых, а в Южной Америке - центр развития сумчатых, неполнозубых (броненосцы, ленивцы, муравьеды) и низших обезьян.
Палеоген делят на три эпохи: нижний, Pg1, или Палеоцен, введенный Шимпером в 1874 г.; средний, Pg2, или Эоцен, введенный Ляйелем в 1833 г. (от слов «эос» - заря и «кенос» - новый); верхний, Pg3, или Олигоцен, введенный Бейрихом в 1854 г. Палеоцен делится на два века: Инкерманский (в Европе - Монтский по бельгийскому городу Монс) и Качинский (Танетский - по английскому о. Танет). В эоцене четыре века: Бахчисарайский (Ипрский - по бельгийскому городу Ипр, он же Кюизский - по горе Кюиз во Франции), Симферопольский (Лютетский - по древнеримскому наименованию Парижа), Бодракский (Ледский - по селению Лед в Бельгии) и Альминский (Бартонский - по утесам Бартон в Англии); советские наименования веков Pg1+2 взяты по Крымскому разрезу. В олигоценедва века: Рюпель-ский (по бельгийской реке) и Хаттский (по племени хаттов в Центральной Европе); верх Бартонскогои низ Рюпельского веков называют Латдорфским веком (по селению в ФРГ).
Неоген введен австрийским геологом М. Хёрнесом в 1853 г., но образующие его эпохи Миоцен, N1, и Плиоцен, N2 (что означает «менее новая» и «более новая»), были выделены по итальянскому разрезу еще в 1833 г. Ч. Ляйелем. Этот период - теократический, с наибольшим осушением территорий современных континентов за весь фанерозой. В нем окончательно сформировались современные горные системы Альпийской складчатости - Альпы, Аппенины, Карпаты, Балканы, Крым, Кавказ, Понт и Тавр, Гималаи, Анды, Кордильеры, горные области Белуджистана, Камчатки, Японии, Филиппин, Новой Гвинеи, Новой Зеландии. Происходило формирование новых рифтовых зон на континентах в областях Красное море-Восточная Африка, Байкал-Ангара-Баргузин, долина Рейна. В начале неогена возникло оледенение Антарктиды, к концу периода - оледенения в горных странах.
Основой для распознавания различных слоев морских отложений неогена являются двустворчатые моллюски отряда пластинчатожаберных, брюхоногие моллюски, фораминиферы и остракоды. В мире наземных животных появился ряд новых семейств, и среди их представителей - медведи, собаки, гиены, хоботные мастодонты и динотерии, гигантские тигры, носороги, антилопы, олени, овцы, первые свиньи, трехпалые лошади гиппарионы, человекообразные обезьяны. Наиболее разнообразной фауна была в Евразии. В Северной Америке не было мастодонтов, оленей и обезьян, хищников было меньше, а копытных больше, чем в Евразии; миграция животных из Евразии в Северную Америку началась в позднем миоцене (по-видимому, в области Чукотки-Аляски). В Южной Америке развивались специфические сумчатые, копытные, грызуны, гигантские неполнозубые, плосконосые обезьяны; миграция животных из Северной Америки в Южную началась лишь в среднем плиоцене. Австралия с ее специфическими сумчатыми оставалась изолированной. Растительность, близкая к современной, свидетельствовала о постепенном похолодании. В конце неогена в приарктических областях континентов появились хвойные леса и даже тундры. Эпохи и века неогена приведены в табл. 8.