Некоторые группы ранних плацентарных млекопитающих пережили переход от Мела к Третичному периоду, но вымерли в раннем Кайнозое. Не у одной из этих групп не осталось чётких потомков, но конвергентная эволюция создала некоторые очень похожие создания в других группах млекопитающих. Истолкование этих групп основано на изучении групп ранних млекопитающих палеонтологом Томасом Кемпом.
Кондилартра. Они были группой древних копытных млекопитающих из раннего Кайнозоя; они представляли ранние виды травоядных. У этой группы наверное не было общего предка. Её члены включают мелких и в основном примитивных травоядных, других травоядных, которые были значительно крупней, и ещё третьих, которые вернулись к хищничеству.
Креодонта. Вымершие креодонты жили от Палеоцена до позднего Миоцена и были главными хищными млекопитающими в большей части того времени. Похожие, но не родственные, к современным плотоядным, которые появились в то же время, креодонты жили в Северной Америке, Евразии и Африке, и часто достигали необычайных размеров, как например африканский вид Мегистотерий, зверь, который напоминал тигра размером с бизона, достигая 5.4 метра в длину. Креодонты со временем были заменены в их эконише современные плотоядными, чьи более большие мозги, более приспосаблемые зубы и структура ног дала им несколько приемуществ над креодонтами.
У креодонтов были относительно небольшие мозги для животных их размеров; это намекает, что их органы чувств могли быть похуже, чем у современных хищников. Челюсти креодонтов имели режущие защёчные зубы посаженые далеко в задней половине. Это делало более трудным для креодонтов есть чего-нибудь ещё кроме мяса, тогда как у современных хищников зубы более разнообразны. Это делает хищников всеядными и даёт им больше шансов прокормиться.
Что же до передвижения, то у креодонтов были стопоходящие ноги; т.е. у этих животных были плоские стопы, которые полностью опирались о землю. Хищные звери вроде тигров и волков являются пальцеходящими: они ходят только на пальцах. Это делает их быстрее, тише и проворнее чем те хвери, которые должны опираться всей ступнёй о землю при каждом шаге.
Палеоруктойды. Палеоруктойды известны среди ископаемых отложений Северной Америки от Палеоцена до раннего Эоцена, и их эволюционные связи плохо поняты. Эта группа состоит из насекомоядных. Они были вроде землероек; другие были подземными жителями вроде кротов. Палеоруктиды известны в основном благодаря их заметным зубам.
Анагалиды. Анагалиды жили в Азии во времена раннего Палеоцена. Они были мелкими всеядными животными с несколько укрупнёнными нижними резцами и широкими коренными зубами, которые были хорошо приспособлены для поедания растительности. Анагалидов обычно представляют похожими на кроликов.
Миксодонты. Это другая группа небольших, возможно всеядных животных с резцами как у грызунов из Азии. Они жили во времена Палеоцена.
Пантолестиды. Пантолестиды жили в Северной Америке и Европе от середины Палеоцена до Олигоцена. Они напоминали выдр и за время их существования они развили низко посаженные, широкие коренные зубы, которые, считают некоторые палеонтологи, были приспособленны для поедания моллюсков.
Апатемийды. Апатемийды жили в Северной Америке и Европе с раннего Палеоцена и дожили до позднего Олигоцена. Нкоторые виды, вроде Синклайреллы (Олигоцен, Северная Америка), имели смесь зубов грызунов и насекомоядных, что в данном случае привело к огромному, непарному нижнему резцу, который был несколько ложкообразен.
Плезиадапиформы. Плезиадапиформы, включая Пюргатория (ранний Палеоцен, штат Монтана), были белкообразными животными с сильными и цепкими когтями. Их находят в Северной Америке и западной Европе, и у них были грызущие зубы, с небольшими клыками и большими резцами. Некотоыре Плезиадапиформы были довольно крупными для ранних млекопитающих; одним из них был Плезиадапис (Эоцен, Северная Америка и Франция), который достигал 30 см. в длину, включая хвост.
Таениодонты. Таениодонты включали всеядных древесных жителей и землекопов, которые жили в Северной Америке во времена Палеоцена и Эоцена. Тело таениодонтов было коренастым, и у животных были мощные челюсти, вооружённые долотообразными клыками и рассекающими защёчными зубами. Таениодонты сильно варьировали в размере, от крысы, до опоссума или крупного кабана.
Пантодонты. Это были одни из первых крупных плацентарных зверей, которые появились в Кайнозое. Ранние виды жили в Китае в раннем Палеоцене и первые пантодонты появились в Северной Америке в среднем или позднем Палеоцене. Пантодонты были обычно размером с собаку, но они также включали первых крупных травоядных млекопитающих в лице Корифодона (средний Эоцен, Северная Америка), который был около 2.25 метров в длину.
Тиллодонты. Тиллодонты были травоядными зверьми Палеоцена, которые обитали в Китае, Японии и Северной Америке. Многие тиллодонты были мелкими, хотя некоторые виды, вроде Трогосуса (ранний Эоцен, штат Вайоминг), внешне напоминали медведей, с резцами как у грызунов, достигали в длину 1.2 метра.
Дайноцераты. Они были крупнейшими из травоядных животных раннего Кайнозоя, но не состояли в эволюционном родстве с современными млекопитающими. Эта группа существовала только от конце Палеоцена до середины Эоцена в Азии и Северной Америке. Эти часто большие животные имели небольшие резцы, но очень большие клыки среди своих зубов. Их раньше считали родичами копытных животных, но теперь они считаются сами по себе. Дайноцераты наверное вели образ жизни схожий с носорожьим.
Арктостипойды. Это были небольшие животные позднего Палеоцена, размером примерно с кролика. Они обитали в основном в Азии, за исключением Арктостилоса, кто жил в Северной Америке. У арктостипойдов были небльшие клыки и зубы сравнительно одинакового размера.
Меридиунгуляты. Отряд меридиунгулянтов и его пять подгрупп представляют разнообразие ранних (и теперь вымерших) копытных зверей в Южной Америке. Прожив от начала Палеоцена до рубежа Плиоцена и Плейстоцена, почти 60 миллионов лет спустя, эта группа была изначально связана с Северной Америкой, но скоро стала развиваться независимо от других, т.к. переешек суши между Америками исчез в конце Палеоцена и Эоцене. Корни меридиунгулят могут быть связаными предками кондиляртров из раннего Палеоцена в Северной Америке, но меридиунгуляты скоро стали совсем сами по себе.
Копытные животные Южной Америке независимо достигли обликов вроде тех, что были у обитателей Северного Полушария; южные американцы включали травоядных среднего и крупного размера похожих на кроликов, коней и верблюдов. Другие меридиунгуляты были крупными животными, похожих на носорогов. У некоторых из них были были хоботы, клыки похожие на бивни, и больше количество защёчных зубов, приспособленных для поедания растительности.
Палеанодонты. Палеанодонты находят в отложениях позднего Палеоцена и Эоцена Северной Америки. Они были небольшими, но крепко сложенными насекомоядными. Некоторые из них, включая Метакейромуса (Эоцен, Северная Америка), кажутся были приспособленными для поедания муравьёв, хотя были, наверное, не родичами современных муравьедов-фолидотанцев.