Kainozoja dzīvnieki ir tie, kas pastāvējuši pēdējos 65.5 miljonus gadu, kopš dinozauru iznīcināšanas ar masveida asteroīda triecienu, ko sauc par KT izzušanas notikumu. Pēc KT izzušanas primārie atlikušie sauszemes dzīvnieki bija mazi rāpuļi un grauzējiem līdzīgi zīdītāji. Šie grauzējiem līdzīgie zīdītāji ātri dažādojās un ieņēma visas lielākās nišas, kuras palika tukšas dinozauru aiziešanas dēļ. Pateicoties ātrai vielmaiņai, rūpīgai mazuļu aprūpei un salīdzinoši lielām smadzenēm, zīdītājiem bija laba pozīcija, lai pārņemtu kontroli pār sauszemes ekosistēmām un kļūtu par dominējošiem kainozoja dzīvniekiem.
Vienīgie dzīvie kainozoja dzīvnieki tūlīt pēc KT izzušanas bija mazi kukaiņēdāji ar izcilu dzirdi un smaržu, bet viduvēju redzi. Agrākie kainozoja dzīvnieki galvenokārt bija pielāgoti medībām naktī, kad dinozauri, iespējams, bija mazāk aktīvi to lēnākas vielmaiņas dēļ. Šie kukaiņēdāji vēlā paleocēnā pirms aptuveni 55 miljoniem gadu izšķīrās zaķveidīgos (trušos, zaķos un pikas), sikspārņos, agrīnos primātos, īstos grauzējos un koku cirpļos, savukārt cita līnija attīstījās par vairuma mūsdienu lielo zīdītāju priekštečiem. no Ferae klades.
Ferae klade ir diferencējusies mūsdienu plēsēju (suņu, kaķu un lāču), nagaiņu (pārnadžu) un vaļveidīgo (vaļu, delfīnu utt.) priekštečos. Lielākajā daļā agrīnā kainozoja dominējošie plēsēji bija kreodonti, agrīnie brālēni. plēsēji; mezonīdi, kas bija radniecīgi mūsdienu pārnadžiem, bet bija gaļēdāji; un entelodonti, kas bija lieli cūkām līdzīgi dzīvnieki ar kauliem kunkuļiem vaigu malās, ko viņi izmantoja, lai nogalinātu savu upuri.
Lielie zālēdāji kainozoja dzīvnieki pārsvarā izstaroja no kondilārtiem, izmirušas dzīvnieku grupas, kas ir kopīgs priekštecis visiem mūsdienu nagaiņiem, tostarp govīm, cūkām, zirgiem, briežiem, nīlzirgiem, degunradžiem, kamieļiem, ziloņiem u.c. evolucionāra starojuma notikums notika, kad kondilāri mainīja savu uzturu, iekļaujot augu vielas, kas mainīja iepriekšējo diētu, kas bija tikai kukaiņēdājs. Pastāv domstarpības par to, kur tieši un kad notika šie evolūcijas notikumi.
Kainozoja laikā zīdītāji pielāgojās dzīvei gan gaisā (sikspārņi), gan okeānos (vaļi), abos gadījumos attīstoties tikai no sauszemes priekštečiem. Zilais valis, jūras zīdītājs, kļuva par visu laiku lielāko dzīvnieku, kas ir pat lielāks par lielākajiem apstiprinātajiem dinozauriem. Daudzi kainozoja dzīvnieki, kas šajā periodā plauka, tagad ir izmiruši, atstājot tikai to pēcnācējus.