A Era Cenozóica é a mais recente Era do Éon Fanerozóico, começou há cerca de 66 milhões de anos atrás. Esta Era segui-se à Era do Mesozóico. Atualmente, em termos geológicos estamos na Era do Cenozóico. Esta Era é subdividida em duas: o Terciário e Quaternário. O Terciário é dividido em dois Períodos: o Paleocénico e o Eocénico. O Período Paleocénico divide-se nas seguintes Épocas: Paleocénica, Eocénica e Oligocénica. O Período Eocénico divide-se nas Épocas Miocénica e Pliocénica. O Período Quaternário, o mais recente da história da Terra e que dura até aos dias de hoje, divide-se na Época Pleistocénica e na Época Holocénica. A Época Holocénica, ou recente, é a aquela em que se deu o aparecimento do Homem. A Era do Cenozóico é caracterizada pela extinção dos dinossauros, no seu início, assim como de muitos outros animais. É nesta Era que se dá o domínio dos maníferos e aves por toda a Terra, assim como o surgimento dos primeiros hominídeos e o aparecimento do Homem como ser intelectual e cultural.
Durante a Era Cenozóica a placa pacífica na costa oriental da América continuou a subducção a alta velocidade, tendo desacelerado a partir dos últimos 45 milhões de anos. O aparecimento de falhas e atividade ígnea começou há 45 milhões de anos e ainda continua atualmente. Rochas magmáticas plutónicas e vulcânicas formadas durante os últimos 45 milhões de anos são abundantes na costa ocidental da América do Norte.
Muitos vulcões se formaram nos últimos milhões de anos. Alguns tiveram erupções nos últimos cem anos, incluindo o monte de Santa Helena em1980, como consequência da subducção na costa ocidental.
Com dinossauros extintos e os répteis e os anfíbios severamente diminuídos devido à extinção ocorrida no fim da Era Mesozóica, os mamíferos e as aves evoluíram rapidamente, durante a Era Cenozóica, dominando a Terra. Conhece-se relativamente pouco acerca das aves do início da Era Cenozóica porque os seus restos raramente foram fossilizados.
Pêlos e glândulas mamárias caracterizam os mamíferos, mas, por falta de fósseis destas estruturas, os paleontologistas identificam os mamíferos com base nos seus esqueletos. A evolução dos mamíferos foi bastante rápida, implicando alterações das estruturas ósseas, particularmente do crânio e dos maxilares inferiores. Por outro lado, os fósseis do cenozóico são relativamente jovens e consequentemente estão menos alterados e deformados pelo metaformismo do que os fósseis que aparecem nas rochas mais antigas.
No final da Era Terciária uma importante crise climática levou à extinção e redistribuição de algumas espécies vegetais e animais. Na sequência de crises climáticas, já no Quaternário, ocorreram importantes fases glaciárias intermitentes com períodos interglaciários que acentuam as transformações que deram à biosfera e configuração que hoje o planeta conhece.
Há cerca de cinco milhões de anos, próximo do fim Época Miocénica, animais parecendo seres humanos mais do que macacos apareceram na Índia. Depois, entre três e um milhão de anos, separaram-se e desenvolveram-se linhagens de hominídeos. Fósseis desta altura foram encontrados na África Oriental. Há cerca de 350 000 anos e até há umas centenas de anos de milhares de anos, os homens primitivos dispersaram-se pela África, Europa e Próximo Oriente e Ásia. Estes hominídeos usaram o fogo, fabricaram utensílios e viviam em cavernas. O Homem do Neanderthal rumou à Europa, África e Médio Oriente há cerca de 1 000 000 anos. Estes fabricavam utensílios delicados e tinham cérebros maiores do que o Homem atual. Há cerca de 40 000 a 50 000 anos, os primeiros Homens modernos, chamados Homem de Cro-Magnon, substituíram a população de Homens do Neanderthal. Estes já fabricavam armas e utensílios, praticando cultos religiosos e criaram a arte. Talvez devido à capacidade intelectual, sobreviveram às rigorosas alterações do clima verificadas e aumentaram a sua dispersão. Devem ter chegado à América através do estreito de Bering que, por fenómenos glaciários, permitiu a ligação da Ásia à América do Norte.
