Палеоцен (др.-греч. παλαιός — «древний» + καινός — «новый») — первая эпоха палеогенового периода и всей кайнозойской эры. Охватывает время от 66,0 до 56,0 миллионов лет назад. За палеоценом следует эоцен.

Палеоцен начался с мел-палеогенового вымирания, которое уничтожило 75 % видов живых организмов на планете, включая динозавров. Конец эпохи приурочен к палеоцен-эоценовому термическому максимуму — крупному климатическому событию, в ходе которого в атмосферу и океан попало около 2,5—4,5 трлн тонн углерода, что вызвало глобальное повышение температуры и подкисление океанов.

В палеоцене континенты северного полушария были соединены несколькими сухопутными мостами. Южная Америка, Антарктида и Австралия тоже были ещё не вполне разделены. Скалистые горы продолжали подъём. Индийская плита начала столкновение с Азией.

Вымирание на границе мелового и палеогенового периодов привело к значительному изменению фауны и флоры. Средняя глобальная температура палеоцена составляла около 24-25 °C (впоследствии она опустилась до 12 °C). По всей Земле росли леса, в том числе в полярных областях (например, на острове Элсмир). В первой половине палеоцена ещё сказывались последствия катастрофы и фауна была представлена мелкими млекопитающими и в целом небольшими животными; видовое богатство было низким по сравнению с меловым периодом. Из-за отсутствия крупных травоядных лесной покров был довольно густым. Палеоцен стал временем расцвета млекопитающих. В это время жили древнейшие известные плацентарные и сумчатые. В морях — как в открытом море, так и в рифовых биомах — стали доминировать лучепёрые рыбы.