Život u oceanima
Pomorski izumiranja i oporavak
U morima se ističe nekoliko glavnih tercijarnih biotskih događaja. Glavni događaj izumiranja na granici između mezozojske i kenozojske ere, prije 66 milijuna godina, zahvatio je ne samo dinosaure zemaljskog okruženja, već i velike morske gmazove, morske beskralješnjake (rudiste, belemnite, amone, bivolje), planktonske protozoe (foraminiferans) i fitoplankton. Oporavak biološke raznolikosti nakon ovog događaja trajao je stotine tisuća do milijuna godina, ovisno o skupini. Na granici između paleocena i eocena, između 30 i 50 posto svih vrsta dubokomorskih bentoskih foraminiferana izumrlo je iznenadnim događajem povezanim s zagrijavanjem dubokih oceana. Današnja fauna dubokih, hladnih oceana (tzv. Psihrosfera) razvila se u najnovijem dijelu eocena prije oko 35 milijuna godina. To je istodobno bilo sa znatnim hlađenjem okeanskih dubokih voda od nekih 3–5 ° C (5,4–9 ° F). Prijelaz između eocena i oligocena obilježeno je i nekoliko događaja izumiranja među morskim faunima. Zatvaranje morskog puta Tethys u kasnom ranom miocenu prije oko 15 milijuna godina rezultiralo je nestankom mnogih većih tropskih foraminiferana nazvanih nummulitidi (velika foraminiferans u obliku leće) čija se staništa kretala od Indonezije do Španjolske i sve do sjevernog dijela Pariza i London. Iako se potomci nummulitida danas mogu naći u indo-pacifičkoj regiji, oni pokazuju mnogo manje raznolikosti.
Morske faune istočnog Tihog oceana i zapadnoatlantske regije bile su slične na cijelom tercijaru do prije otprilike 3–5,5 milijuna godina. Povišenje srednjoameričkog prevlaka u to vrijeme stvorilo je kopnenu barijeru između dviju regija što je tijekom tercijara rezultiralo izolacijom jedne faune od druge i diferencijacijom (tj. "Provincijalizacijom") među skupinama. Uz to, prisutnost pregiba možda je dovela do promjena u okolišu u zapadnom Atlantiku koje su prouzročile visoke stope izumiranja starih vrsta i nastanak novih.
Zračenje beskralježnjaka
U oceanima su se nastavljali obrasci evolucije koji su započeli tijekom krednog razdoblja i u nekim slučajevima ubrzavali tijekom tercijara. Oni uključuju evolucijsko zračenje rakova, koštanih riba, puževa i školjki. Povećanje predatora možda je bilo važno pokretačko stanje evolucije u moru za to vrijeme (vidi ekologiju zajednice). Na primjer, mnoge skupine školjki i puževa pokazuju pojačane prilagodbe za otporne grabežljivce tijekom tercijara. Emisije brze diverzifikacije događale su se i u mnogim skupinama glista i puževa tijekom eocenske epohe i na granici miocena i pliocena. Nakon izumiranja rudista na izgradnji grebena (velikih školjkaša) na kraju krede, koralji za izgradnju grebena obnovljeni su eocenom, a njihov kontinuirani stratigrafski zapis niske širine uzima se kao pokazatelj postojanosti tropskog carstvo.
Velike morske životinje
Kitovi (kitovi i njihova rodbina) prvi su se put pojavili u ranom eocenu, prije otprilike 51 milijuna godina, a smatra se da su evoluirali iz ranih artiodaktila (skupina sisavaca s kopitima koji posjeduju parni broj nožnih prstiju). Evolucija kitova ubrzala se tijekom Oligocena i Miocena, a to je vjerojatno povezano s povećanjem oceanske produktivnosti. Ostali novi morski oblici koji su se pojavili u kasnim paleogenskim morima bili su pingvini, skupina plivajućih ptica i duguljastih (skupina sisavaca, koja uključuje tuljane, morske lavove i morževe). Najveći morski mesožder tog razdoblja bio je megalodon (Carcharocles megalodon), morski pas koji je živio od srednjeg miocena do kasnog pliocena i dostigao je duljinu od najmanje 16 metara (oko 50 stopa).
