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  與今天相比,古近紀早期的海洋與大陸的構造有一定的差異。巴拿馬地峽尚未連線南美洲與北美洲,這使得太平洋與大西洋之間可以進行直接的低緯度環流。而現在用來隔開南美洲與南極洲的德雷克海峽則在當時還未開啟,這也許阻止了南極洲的熱隔離。北極地區也許受到更多限制。儘管對始新世過去大氣中二氧化碳含量的絕對指標並不一致,但是現有的所有指標都顯示當時的二氧化碳含量高於現在。因此,當時地球上並無任何明顯的冰蓋。  從古新世晚期到始新世早期,地球表面溫度上升了大約6°C,最終達到了“始新世早期氣候最適宜期”(英語:EECO)。在這個長期的、逐漸變暖的過程中,至少有兩個(可能還有更多個)“超高溫現象”。這些事件可以定義為地質歷史上的短暫事件(持續時間短於20萬年),其特徵為急速的地球變暖、重大的環境突變和大量的碳排放增加。而在這些事件中,“古新世-始新世極熱事件”是最極端的,同時(至少在新生代內)也許還是第一次發生。另一個高溫事件明顯發生在距今大約5,370萬年前,現在也被稱為“(英語:ETM-2)”(也被稱為“H-1事件”)。此外,距今大約5,360萬年(H-2事件)、5,330(I-1事件)、5,320萬年(I-2事件)和5,280萬年(K事件、X事件或第三次始新世極熱事件)也都發生過明顯的高溫事件。始新世超高溫事件的數量、命名、絕對年齡和相關全球影響等都是現在研究的重要物件。它們是否發生在長期變暖期間,以及它們是否與地質記錄中更早時期明顯相似的事件(例如侏羅紀的“託阿爾階滅絕事件”)有因果關係,這都是懸而未決的問題。  深水酸化以及後來從北大西洋的擴散可以很好地解釋碳酸鹽溶解的空間變化。模型模擬顯示事件發生時酸性水在北大西洋深處的蓄積。

  

  在古新世-始新世極熱事件開始時,全球溫度在大約20,000年內增加了大約。此次變暖疊加在“長期”氣溫變暖上,有多個證據證明了這一點。有孔蟲外殼的δO含量發生了大於1‰的負偏移,無論是在海表水還是海底水皆如此。由於古近紀早期大陸冰層稀少,δO的變化很可能意味著海洋溫度升高。通過對化石組合的分析,有孔蟲的鎂鈣比值及某些有機化合物(例如:)的資料變化也支援了溫度上升這一現象。  在古新世-始新世極熱事件時期,全球氣溫上升的精確界限以及該界限是否會隨維度變化而變化等問題,迄今為止依舊懸而未決。海洋表層水的氧同位素及碳酸鹽殼沉澱中的鎂鈣比都是測量並重建過去氣溫的關鍵資料;但是這兩個用於測量古氣溫的關鍵數值在低緯度地區會受到影響,因為在海底重新結晶的碳酸鹽會使其值低於形成時的值。另一方面,由於季節因素,這些和其他溫度測量替代物(例如:TEX)在高緯度地區會有所變化。也就是說,當發生碳酸鹽和有機碳生成時,“溫度記錄器”偏向夏季,因此偏高。
古新世-始新世極熱事件(;簡稱:英語:PETM),或稱為“第一次始新世極熱事件”(;簡稱:英語:ETM1),過去也被稱為“早始新世極熱事件(英語:Initial Eocene Thermal Maximum)”和“晚古新世極熱事件(英語:Late Paleocene Thermal Maximum)”,是指地質年代裡一個時期內全球溫度平均溫度上升5°C到8°C的事件。該氣候事件發生在古新世與始新世地質時期的邊界。事件發生的確切時間和持續時長尚不確定,但估計發生在距今5,550萬年前。