L'Éocène inaugure une période nouvelle, d'une mosaïque de terrains disparates déposés dans des basins éphémères, prélude à l'émersion totale de l'Europe actuelle.

La grande régression du Crétacé a fait émerger l'Europe, qui communique avec le Groenland avec l'Amérique du Nord, l'Atlantique Nord n'était pas encore ouvert. Au cours de l'Éocène, la mer va revenir peu à peu occuper les terres les plus basses.

La mer venant du Nord envahit le bassin de Paris. A l'Éocène inférieur, elle dépose des sables extraordinairement riches en gastropodes et bivalves. Une troisième transgression, plus importante, recouvre Paris et dépose des calcaires. La mer revient deux fois à l'Éocène et entre chaque dépôt marin se forment des couches continentales riches en restes de mammifères terrestres. Le dernier retrait de la mer, au Ludien, laisse des dépôts de gypse qui couronnent les points les plus élevés de Paris et livrent à Cuvier la faune de Montmartre.