paleocen (paleo- + -cen), u geološkoj kronologiji Zemlje, najstarija paleogenska epoha, prije eocena (od prije 66 do prije 56 milijuna godina; → kronostratigrafija). Započinje iridijskom anomalijom vezanom uz glavni horizont izumiranja potkraj posljednjega mezozojskog razdoblja krede, a završava točkom negativnog otklona ugljikova izotopa. Na kraju paleocena Sjeverna Amerika i Grenland počeli su se odvajati otvaranjem sjevernog Atlantika. Odvajanje su pratili snažna vulkanska aktivnost i širenje oceanskog dna. Udaljenost između Europe i Grenlanda iznosila je desetinu današnje udaljenosti. Arktičko more bilo je gotovo u cijelosti okruženo kopnom i mnogo manje slano nego danas, a kopneni je most povezivao Škotsku s Grenlandom i Kanadom, dok je Sibir bio povezan s Aljaskom. Istodobno je Afrika bila smještena južnije nego danas, Indija se odvojila od istočne Afrike i počela kretati prema sjeveru, kao i Australija koja se odvojila od Antarktike, dok je Tasmanija ostala spojena s Antarktikom daljnjih pet milijuna godina. Južna Amerika je tijekom paleocena i dalje bila spojena s Antarktikom.
Klima je bila u prosjeku toplija nego danas, s puno višim udjelom ugljikova dioksida. Temperatura oceana bila je viša, a ledenih ploča nije bilo ni na polovima. Oceani su preplavili mnoga obalna područja i unutrašnjosti nekih kontinenata (Sjeverne Amerike, Euroazije i jugoistočne Azije). Nestankom dinosaura razvile su se i posvuda raširile mnogobrojne vrste sisavaca, kao i preostale vrste gmazova (krokodili, kornjače, zmije i varani). Zabilježena je prisutnost sisavaca mnogih skupina ili redova koji postoje i danas. Uključivali su kredne vrste poput tobolčara sličnih oposumima i multituberkulata. Red Condylarthra jedna je od najkarakterističnijih skupina paleocenskih placentalnih sisavaca, koji su pokazivali osobine biljojeda, a istodobno zadržali one kukcojeda i mesojeda svojih krednih predaka. U kasnijem su paleocenu sisavci postali veći, a njihove zajednice raznolikije. Pojavili su se primitivni mesojedi, posebice kreodonti (skupina životinja nalik mačkama i psima), kao i veliki biljojedi, preci glodavaca. Primati su postali mnogobrojniji u srednjem paleocenu. Razvile su se i nove vrste ptica i kukaca. Marinska fauna počela je nalikovati današnjoj, izuzev morskih sisavaca i nekih vrsta morskih pasa. Naglo zatopljenje na kraju paleocena praćeno je izumiranjem dubokomorskih foraminifera i reorganizacijom mnogih kopnenih i morskih zajednica. Tijekom paleocena razvijaju se i moderne biljne vrste.
