Палеоген - первый период новой, кайнозойской эры стал новым этапом в эволюции наземных позвоночных;  длительность этой эпохи более 40 млн. лет. К началу этого периода полностью вымерли динозавры. В палеогене начался бурный прогресс млекопитающих, которые в мезозое были мелкими и играли незначительную роль в биоценозах.  Палеоген делится на эпохи: палеоцен, эоцен, олигоцен.
Палеоцен – эпоха древней жизни и представляет собой как бы переходный этап между мезозоем и кайнозоем  (длительность периода  12 млн. лет).Ее физико-географические условия имели еще много общего с таковыми меловой эпохи. В палеоцене началось поднятие Центральной Азии, продолжавшееся в течение всего палеогенового времени и повлиявшее на физико-географическую обстановку этой территории,  В связи с осушением Тургайского пролива во время раннепалеоценовой регрессии моря на какое-то время установилась сухопутная связь по Тургайскому «мосту» между Уралом, крайней юго-восточной окраиной Европейского континента, и Казахским нагорьем, представлявшим западную оконечность Азиатского материка. Климат в основном был мягким и теплым. В Казахстане климат в это время был в южной половине тропический, а в северной – субтропический.   Растительность была близка по составу к современным субтропическим флорам некоторых районов Восточных Гималаев и юга Западного Китая.
В палеоцене начинается экспансия и быстрая эволюция млекопитающих, появляется много плацентарных, большинство из которых существовало весьма непродолжительное время. Начинают развиваться предки всех копытных. Из современных отрядов  в палеоцене уже известны хищники, представленные примитивными креодонтами, неполнозубые, грызуны и зайцеобразные, а также приматы. Впервые  Л.А.Несовым  для территории бывшего Союза были открыты и изучены местонахождения с остатками наземных позвоночных  палеоцена из отложений раннего кайнозоя Южного Казахстана. Им был выделен джилгинский комплекс позвоночных, для которого характерны  гигантские хористодеры, большое разнообразие акул и скатов, осетров,  крупных амиевых  и костистых рыб, остатки  древних черепах, представители древнейших в мире грызунов и др.   Этот комплекс по своей уникальности не имеет аналогов в палеоцене  Центральной и Западной Азии.
Эоцен – (от 53 до 33,7 млн. лет) эра «новой жизни», длительность периода около 20 млн. лет. Для этого периода характерно продолжавшееся медленное воздымание восточной половины Азиатской суши. Практически в течение всего эоцена существовал единый морской бассейн (от Арктического океана на севере до Тетиса на юге), отделявшей Европу от Азии за исключением раннего эоцена, когда существовал Тургайский «мост», располагавшийся на месте Кустанайского поднятия. Тургайский «мост» являлся территорией, по которой мог вероятней всего проходить обмен между восточноевропейской и западноазиатской фаунами. В пределах суши восточной части Средней Азии и Казахского нагорья с начала эоценового времени климат вблизи побережий был муссонный, жаркий и влажный. Северная часть Казахского нагорья и Тургайская впадина находились в зоне муссонного субтропического климата. Для среднеэоценового времени уже выделяются две климатические подпровинции – северная и южная, границу между которыми проводят по горам Каратау. В Казахстане флора раннего эоцена имела субтропический облик. Эта растительность  морфологически близка к современным аналогам  растений произрастающих ныне в лесах Юго-Западного Китая и Северного Вьетнама. Эоцен – время больших событий и в истории млекопитающих. Появляются многие архаические группы, которые достигают своего расцвета и к концу этой же эпохи угасают и вымирают. В Казахстане наиболее изучена и хорошо представлена фауна позвоночных  эоценовой эпохи на территории Зайсанской впадины, Джунгарского Алатау  с преобладанием наиболее древних форм черепах, крокодилов, грызунов, мелких гиракодонтид, архаичных хищников, мелких свинообразных – дихунобуноидей, мелких тапирообразных, бронтотерии и др.
Олигоцен (33,7-23,5) – название тоже составлено из греческих слов: «немного нового».  К началу олигоцена огромный Азиатский  материк мало изменился по очертаниям.  В течение олигоцена постепенно изменялся и рельеф Казахстана. В раннем олигоцене море заливало западные окраины Тургайской впадины, доходя до Мугоджар и восточного склона Южного Урала, проникая за р. Ишим. С середины олигоцена в связи с трансгрессией Чеганского моря  происходят поднятия в области Южного Урала, Мугоджар, Кустанайского вала и Казахского нагорья.  Климатические условия Казахского нагорья  многие исследователи определяли как умеренно теплые, близкие к субтропическим  вблизи морских побережий. На юге нагорья, в Бетпак - Дале  климат был теплым и влажным, но судя по остаткам растительности  возможно был периодически или сезонно засушливым.  В среднем олигоцене началось оживление тектонической деятельности, захватившей южную и восточную часть Казахского нагорья, предгорья Алтая, включая  Зайсанскую впадину и предгорные районы Джунгарского Алатау. В среднем олигоцене продолжалось осушение Тургайского пролива, осушилось все Северное Приаралье, бассейны рек Чегана и Иргиза. Климат Арало-Тургайских равнин этого времени был  гумидным, но с выраженной сезонностью в выпадении осадков. Для позднего олигоцена характерно повсеместное усиление континентальности климата в сторону похолодания на юге и увеличения сухости, что сказалось на смене флоры и растительного покрова.
В раннем олигоцене в Зайсанской впадине склоны занимали леса, слагаемые видами древних дубов, карии, платикарии, югланса, сосны с подлесками из субтропических папоротников, Преобладали в долинных лесах ликвидамбр, а на заболоченных топких почвах с избыточным увлажнением произрастала нисса. В Павлодарском Прииртышье  и по окраинам Казахского нагорья, Тургайского прогиба, Северного Приаралья и Северного Устюрта по низменным долинам рек и водоемов с заболоченными почвами были широко распространены таксодиевые леса с участием папоротника осмунда;  леса из лапины, ольхи, березы, вяза, ивы, ликвидамбра, ореха.  В районе Северного Устюрта и Зайсанской впадины известны реликтовые дубы, кастанопсисы и др.  Под пологм лесов сохранились многие субтропические элементы, включая папоротники. Гипсометрически более высокие места заселяли леса из ели, тсуги и сосны. Среднеолигоценовые флоры Зайсанской впадины, Тургайского прогиба, Устюрта, Чаграйского плато и Северного Приаралья изобилуют арктотретичными элементами; одновременно с мезофильными широколиственными  древесными породами        заметное участие принимают растения субтропического климата, среди которых много вечнозеленых форм. С конца среднего и в позднем олигоцене на зауральских равнинах продолжает развиваться лесная тургайская флора. На территории Тургайского прогиба она по-прежнему оставалась мезофильной, однако в ее составе началось вымирание таксодиевых, исчезли сассафрас и многие термофильные элементы. Широкое распространение получают буковые, вязовые березовые и другие кустарники и травы. Эта флора существовала в условиях умеренно теплого и довольно влажного климата, напоминающего зону хвойно-широколиственных лесов юга Уссурийского края, Кореи. Северного Китая.
Палеоклиматические и палеогеографические смены обусловили коренные изменения фауны, ее состава, эволюции позвоночных животных и особенно млекопитающих и рост их числа – главное отличие олигоцена от эоцена. В Азии, в том числе и в Казахстане широкое распространение получают  бронтотерии, халикотерии, аминодонты, тапироиды, гиракодонтиды, гигантские и настоящие носороги. В олигоцене продолжают развиваться и некоторые примитивные хищные – креодонты. Одним из угасающих креодонтов  был крупный гиенодон,  достигавший до 1,5 м длиной.  Из парнокопытных известны древние свинообразные – энтелодоны и антракотерии; архаичные оленьки - трагулиды,  эумериксы.
Олигоцен знаменует индрикотериевая фауна, в состав которой входили насекомоядные, грызуны, креодонты, халикотерии, тапирообразые, гиракодонты, аминодонты, носороги, энтелодонты, трагулиды,  некоторые виды птиц и  черепах. Среди них наиболее характерным млекопитающим являются гигантские безрогие  носороги – индрикотерии, достигавшие в высоту до 6-8 метров, массивные малоподвижные аминодонты и древние свинообразные – энтелодоны, крупные до 1,5 м. высоты и 3 м длины. Появляется большое разнообразие  древних грызунов (более 15 видов).
Местонахождения с  остатками  олигоценовых позвоночных расположены  в Приаралье, Торгае, Центральном Казахстане, в Зайсанской впадине и Джунгарском Алатау.

 

Скелет Paraceratherium (Indricotherium) transouralicum Pavlova, 1922. Палеонтологический музей ПИН РАН (г. Москва).

Фрагмент черепа и челюсти Paraceratherium (Indricotherium) transouralicum Pavlova, 1922. Палеонтологический музей ПИН РАН (г. Москва).

Стопа Paraceratherium (Indricotherium) transouralicum Pavlova, 1922. Палеонтологический музей ПИН РАН (г. Москва).

Череп с челюстью Entelodon sp., 1846. Палеонтологический музей ПИН РАН (г. Москва).

Фрагмент нижней челюсти Cadurcodon zaisanensis Belyaeva, 1962. Палеонтологический музей ПИН РАН (г. Москва).

Верхняя и нижняя челюсти Microcetus sharkovi Dubrovo and Sharkov, 1971. Палеонтологический музей ПИН РАН (г. Москва).

Череп с челюстью Hyaenictitherium hyaenoides orlovi Semenov, 1989. Палеонтологический музей ПИН РАН (г. Москва).

Скелет Borissiakia betpakdalensis Flerov, 1938. Палеонтологический музей ПИН РАН (г. Москва).