Ranh giới K-T đánh dấu sự tách rời của kỷ Creta và thế Paleocen là rõ ràng trong các mẫu địa chất ở nhiều khu vực trên Trái Đất do sự gián đoạn trong các hóa thạch động vật, với các mức hàm lượng iridi cao. Cũng có các chứng cứ hóa thạch về các thay đổi đột ngột trong quần thực vật và quần động vật. Bên cạnh đó cũng có một số chứng cứ về các thay đổi khí hậu quan trọng nhưng diễn ra rất ngắn đã diễn ra trong giai đoạn đầu của thế Paleocen. Có một vài giả thuyết về nguyên nhân gây ra sự kiện tuyệt chủng K-T, với phần lớn các chứng cứ hỗ trợ cho sự va chạm của một tiểu hành tinh đường kính khoảng 10 km gần Yucatan, México.

Sự kết thúc thế Paleocen (55,5/54,8 Ma) được đánh dấu bằng một trong những thời kỳ đáng kể nhất của thay đổi toàn cầu trong đại Tân Sinh. Tối đa nhiệt thế Paleocen-thế Eocen đã nâng cao sự lưu thông của đại dương và khí quyển, gây ra sự tuyệt chủng hàng loạt các loài trùng lỗ sống dưới đáy biển sâu cũng như tốc độ thay đổi lớn của động vật có vú sống trên đất liền.

Thế Paleocen thông thường được chia ra thành các phân thế Tiền, Trung và Hậu Paleocen, tương ứng với các tầng động vật, từ trẻ nhất tới cổ nhất, như sau: