Življenje v oceanih
Morsko izumrtje in obnovo
V morjih izstopa več glavnih terciarnih biotskih dogodkov. Glavni dogodek izumrtja na meji med mezozojskim in kenozojskim obdobjem, pred 66 milijoni let, ni prizadel le dinozavrov kopenskih okolij, temveč tudi velike morske plazilce, morske nevretenčarje (faune, rudiste, belemnite, amone, školjke), planktonske protozoje (foraminiferans) in fitoplanktona. Obnova biološke raznolikosti po tem dogodku je trajala sto tisoč do milijonov let, odvisno od skupine. Na meji med paleocenom in eocenom je med nenadnim dogodkom, povezanim s segrevanjem globokih oceanov, izumrlo med 30 in 50 odstotkov vseh vrst globokomorskih bentoških foraminiferanov. Današnja favna globokih, hladnih oceanov (tako imenovana psihrosfera) se je razvila v najnovejšem delu eocena pred približno 35 milijoni let. To je bilo sočasno z znatnim hlajenjem oceanskih globokih voda, približno 3–5 ° C (5,4–9 ° F). Prehod med eocenom in oligocenom je zaznamovalo tudi več dogodkov izumrtja med morskimi favnami. Zaprtje morskega morja Tethys v poznem zgodnjem miocenu pred približno 15 milijoni let je povzročilo izginotje številnih večjih tropskih foraminiferanov, imenovanih nummulitidi (veliki foraminiferans v obliki leč), katerih življenjski prostor sega od Indonezije do Španije in vse do severa kot v Parizu in London. Čeprav je potomce nummulitidov danes mogoče najti v Indo-Tihem oceanu, kažejo veliko manj raznolikosti.
Morske favne vzhodnega Tihega oceana in zahodnoatlantske regije so bile podobne po celotnem terciarju do približno 3–5,5 milijona let. Vzdrževanje srednjeameriškega prestolja je takrat ustvarilo kopensko oviro med obema regijama, kar je v terciarju povzročilo izolacijo ene favne od druge in razlikovanje (to je "provincializacijo") med skupinama. Poleg tega je lahko prisotnost prestolja privedla do okoljskih sprememb v zahodnem Atlantiku, ki so povzročile visoke stopnje izumrtja starih vrst in nastanek novih.
Sevanje nevretenčarjev
V oceanih se je nadaljeval vzorec evolucije, ki se je začel v obdobju krede, in se ponekod pospešil v terciarju. Sem spadajo evolucijsko sevanje rakov, koščenih rib, polžev in školjk. Porast plenilcev je bil morda v tem času pomembna gonilna sila evolucije v morju (glej ekologijo skupnosti). Mnoge skupine školjk in polžev na primer kažejo večje prilagoditve za odpornost plenilcev med terciarjem. Tudi epizode hitre diverzifikacije so se pojavile v številnih skupinah školjk in polžev med eocensko epoho in na meji miocena in pliocena. Po izumrtju rudistov na grebenu (velikih školjk) na koncu krede je koral za gradnjo grebenov obnovil eocen, njihov neprekinjeni stratigrafski zapis na nizki širini pa jemljejo kot pokazatelj obstoja tropskih kraljestvo
Velike morske živali
Kitovi (kiti in njihovi sorodniki) so se prvič pojavili v zgodnjem eocenu, pred približno 51 milijoni let, in domnevajo, da so se razvili iz zgodnjih artiodaktilov (skupina kopitnih sesalcev, ki imajo enakomerno število prstov). Evolucija kitov se je med oligocenom in miocenom pospešila in to je verjetno povezano s povečanjem oceanske produktivnosti. Druge nove morske oblike, ki so se pojavile v poznih paleogenih morjih, so bili pingvini, skupina plavalnih ptic in trnasti rodovi (skupina sesalcev, ki vključuje tjulnje, morske leve in morže). Največji morski mesojedec v tem obdobju je bil megalodon (Carcharocles megalodon), morski pes, ki je živel od srednjega miocena do poznega pliocena in je dosegel dolžino najmanj 16 metrov (približno 50 čevljev).
