Akhir dari Eosen adalah awal dari Oligosen (33,9 juta tahun yang lalu). Hal ini ditandai dengan pergantian flora dan fauna dalam skala besar.

Sebagian besar organisme yang terkena dampak bersifat laut atau akuatik. Mereka termasuk Cetacea purba terakhir, Archaeoceti.

Ini adalah masa perubahan iklim yang besar, terutama pendinginan. Pada awalnya, hal ini tidak terkait dengan dampak besar tunggal atau peristiwa vulkanik bencana apa pun.

Tetapi aktivitas vulkanik mungkin telah menyebabkan peristiwa kepunahan. Beberapa tumbukan meteorit besar terjadi sekitar waktu ini. Salah satu peristiwa tersebut menyebabkan kawah tumbukan Chesapeake Bay 40 km (25 mil), dan yang lainnya di kawah Popigai 100 km (62 mil) di Siberia tengah, menyebarkan puing-puing mungkin sampai sejauh Eropa. Penanggalan baru dari meteor Popigai menunjukkan bahwa meteor tersebut mungkin menjadi penyebab kepunahan massal.

Teori ilmiah terkemuka tentang pendinginan iklim pada saat ini memprediksi penurunan karbon dioksida di atmosfer, yang perlahan-lahan menurun pada pertengahan hingga akhir Eosen dan mungkin mencapai ambang batas sekitar 34 juta tahun yang lalu. Batas ini terkait erat dengan peristiwa Oligosen Oi-1, perubahan isotop oksigen yang menandai dimulainya cakupan lapisan es di Antartika.