Eosen'in sonu Oligosen'in başlangıcıydı (33,9 milyon yıl önce). Bu dönem, büyük ölçekli bir floral ve faunal değişim ile işaretlenmiştir.
Etkilenen organizmaların çoğu denizde ya da suda yaşayan canlılardır. Bunlar arasında antik deniz memelilerinin sonuncusu olan Archaeoceti de vardı.
Bu dönem, özellikle soğuma olmak üzere büyük iklim değişikliklerinin yaşandığı bir dönemdi. Başlangıçta, bu durum herhangi bir büyük çarpışma ya da yıkıcı volkanik olayla ilişkilendirilmemiştir.
Ancak yok oluş olayına volkanik faaliyetler neden olmuş olabilir. Bu dönemde birkaç büyük meteor çarpması meydana gelmiştir. Bunlardan biri Chesapeake Körfezi'ndeki 40 km (25 mil) uzunluğundaki çarpma kraterine, bir diğeri ise Sibirya'nın merkezindeki 100 km (62 mil) uzunluğundaki Popigai kraterine çarparak enkazı belki de Avrupa'ya kadar dağıtmıştır. Popigai meteorunun yeni tarihlendirmesi, bunun kitlesel yok oluşun bir nedeni olabileceğini göstermektedir.
Bu dönemde iklimin soğumasına ilişkin önde gelen bilimsel teori, Eosen'in ortalarından sonlarına doğru yavaşça azalan ve muhtemelen yaklaşık 34 milyon yıl önce bir eşiğe ulaşan atmosferik karbondioksitte bir düşüş öngörmektedir. Bu sınır, Antarktika'da buz tabakası örtüsünün başlangıcını işaret eden bir oksijen izotopu değişimi olan Oligosen Oi-1 olayı ile yakından bağlantılıdır.
