Trong sử dụng thông thường, kỷ Đệ Tam bao gồm 5 thế địa chất – là các thế Paleocen, Eocen, Oligocen, Miocen và Pliocen.

Kỷ Đệ Tam bao gồm gần chính xác như khoảng thời gian nằm giữa thời điểm tiêu vong của các loài khủng long và khi bắt đầu các thời kỳ băng hà gần đây nhất. Vào đầu kỷ này các loài động vật có vú đã thay thế các loài bò sát trong vai trò của các động vật có xương sống thống lĩnh các môi trường sinh sống. Mỗi thế của kỷ Đệ Tứ được đánh dấu bằng các phát triển nổi bật của các động vật có vú. Các loài động vật dạng người và có quan hệ họ hàng với người sớm nhất đã được công nhận là Proconsul và Australopithecus cũng đã xuất hiện. Các dạng hiện đại của chim, bò sát, động vật lưỡng cư, cá và động vật không xương sống hoặc là đã rất đông đảo vào đầu kỷ hoặc đã xuất hiện sớm trong lịch sử của chúng. Các họ hiện đại của thực vật có hoa cũng đã tiến hóa. Động vật không xương sống trong đại dương và các động vật có xương sống không phải thú chỉ có các tiến hóa nhỏ.

Các trôi dạt lục địa là nhỏ bé. Các phần của siêu lục địa Gondwana cuối cùng đã tách rời nhau hoàn toàn và Ấn Độ đã va chạm với mảng kiến tạo Á-Âu. Nam Mỹ cũng đã nối với Bắc Mỹ vào cuối kỷ Đệ Tam. Châu Nam Cực – đã tách rời từ trước đó – cũng trôi dạt về vị trí như hiện nay của nó tại Nam cực. Hoạt động phun trào núi lửa rộng khắp là thường thấy. Khí hậu trong kỷ Đệ Tam lạnh đi một cách chậm chạp, bắt đầu từ thế Paleocen với các khoảng nhiệt độ trên khắp thế giới chủ yếu mang tính chất nhiệt đới-ôn đới và kết thúc bằng các sự kiện băng hà rộng khắp vào cuối kỷ.