Cenozoická éra (sen-oh-ZOH-ik; někdy Caenozoická éra ve Spojeném království) znamenající „nový život“ (řecky kainos = nový + zoe = život) je nejnovější ze tří klasických geologických epoch. Pokrývá 65,5 milionu let od vymírání období křídy a třetihor na konci křídy, které znamenalo zánik posledních dinosaurů a konec druhohor. Cenozoická éra pokračuje.
Cenozoik se dělí na dvě období, paleogen a neogen, a ta se zase dělí na epochy. Palaeogen se skládá z epoch paleocénu, eocénu a oligocénu, a neogen se skládá z epoch miocénu, pliocénu, pleistocénu a holocénu, z nichž poslední trvá. Historicky se Cenozoik dělí na období (nebo podéry) pojmenovaná třetihorní (paleocén až pliocén) a čtvrtohorní (pleistocén a holocén), i když většina geologů je již neuznává.
Cenozoik je věk savců. Během Cenozoiku se savci rozcházeli z několika malých, jednoduchých, zobecněných forem do rozmanité sbírky suchozemských, mořských a létajících živočichů. Cenozoik je stejně tak věkem savan, nebo věkem na sobě závislých kvetoucích rostlin a hmyzu. V Cenozoiku se také podstatně vyvinuli ptáci.
Geologicky je období, kdy se kontinenty přesunuly do svých současných pozic. Austrálie-Nová Guinea se oddělila od Gondwany, aby se posunula na sever a nakonec sousedila s jihovýchodní Asií; Antarktida se přesunula do své současné pozice nad jižním pólem; Atlantský oceán se rozšířil a později v této éře se Jižní Amerika připojila k Severní Americe.