В течение палеогенового периода на Земле развивалась крупная трансгрессия, в результате которой море затопило многие участки суши в пределах древних платформ и плит. Эпиконтинентальные неглубокие моря существовали на юге Восточно-Европейской и севере Африканской платформ, на Западно-Сибирской и Туранской плитах, на юге Северной и Южной Америки. В течение палеогена Сибирская, Австралийская и Антарктическая платформы оставались сушей.
Максимум трансгрессии пришелся на середину эпохи и после этого начался регрессивный этап. В конце палеогена под влиянием поднятий, охвативших многие континенты, море покинуло платформенные участки и материки стали приобретать очертания, близкие к современным.
Морское осадконакопление было характерно для геосинклиналей. Не только в их пределах, но и в эпиконтинентальных морях и даже в Тихом, Индийском и Атлантическом океанах накапливались разнообразные осадки — от хемогенных до грубых терригенных в областях, примыкавших к крупным поднятиям. На суше наряду с денудацией шло формирование аллювиальных, озерных, эоловых и различных склоновых осадков. Они накапливались на обширных аккумулятивных низменностях и в пределах межгорных и предгорных впадин, располагавшихся по периферии платформ.
Широкое развитие кор выветривания, незначительное присутствие грубого обломочного материала в морских и континентальных осадках, слабое развитие крупного галечного материала в руслах рек и пляжевых зонах свидетельствуют о том, что рельеф суши в палеогене был довольно выровненным.
Горно-складчатые сооружения, возникшие в результате киммерийских и ларамийских тектонических движений, в течение палеогена подвергались активной денудации. Поэтому только в начале палеогена многие горные области обладали контрастным рельефом, но уже в эоцене они превратились в платообразные возвышенности.
На аккумулятивных низменностях располагались озера, текли реки. Приморские низменности постепенно сменялись обширными морскими аккумулятивными равнинами эпиконтинентальных морей, а далее шельфами океанов. В центральной части эпиконтинентальных морей с глубинами до 1000 м находились подводные впадины и возвышенности. Максимальные глубины порядка нескольких тысяч метров имели океанические бассейны. Абиссальные и батиальные зоны осложнялись линейно вытянутыми срединно-океаническими хребтами, в пределах которых, как и ранее, происходили сильные подводные излияния лавы и раздвижение земной коры. Подводный рельеф океанов осложнялся развитием островов и архипелагов островов вулканического и невулканического происхождения. К последним можно отнести гайоты — подводные горы с плоскими вершинами, скрытые под многометровыми толщами воды, а также коралловые острова и атоллы.
