Zoogdieren: Zoogdieren zijn tijdens het Cenozoïcum enorm gediversifieerd, van kleine spitsmuisachtige wezens tot de grote en gevarieerde soorten die tegenwoordig het land domineren. Deze groep omvat mensen en hun voorouders van primaten, maar ook walvissen, dolfijnen en de grootste landdieren, zoals olifanten, neushoorns en giraffen.

Vogels: Moderne vogels evolueerden tijdens het Cenozoïcum en vervingen de dinosauriërs die aan het einde van het Krijt uitstierven. Deze groep omvat een grote verscheidenheid aan soorten, van zangvogels tot roofvogels, watervogels en zeevogels.

Reptielen: Reptielen bleven zich diversifiëren tijdens het Cenozoïcum, hoewel ze niet zo dominant waren als in eerdere tijdperken. Deze groep omvat slangen, hagedissen, krokodillen en schildpadden.

Amfibieën: Amfibieën, zoals kikkers, salamanders en salamanders, bleven gedurende het Cenozoïcum bestaan.

Vis: De vissen diversifieerden enorm tijdens het Cenozoïcum, met de opkomst van veel moderne groepen, waaronder beenvissen zoals baars, forel, zalm en tonijn, maar ook kraakbeenvissen zoals haaien en roggen.

Ongewervelde dieren: Het Cenozoïcum zag ook de diversificatie van ongewervelde dieren, zoals insecten, spinachtigen (spinnen, schorpioenen en andere) en schaaldieren (krabben, garnalen, kreeften, enz.).

Planten: Het Cenozoïcum werd gekenmerkt door de opkomst van bloeiende planten, die een gevarieerde en overvloedige voedselbron voor dieren vormden. Grassen werden dominant, wat leidde tot de ontwikkeling van graslanden en savannes.

Maritiem leven: Het Cenozoïcum was ook getuige van de evolutie van het moderne zeeleven, inclusief koralen, weekdieren en andere ongewervelde dieren, evenals van de diversificatie van zeezoogdieren, zoals walvissen, dolfijnen en zeehonden.