Het Vroeg-Eoceen is een periode in het geologische verleden die zich onderscheidt als duidelijk warmer dan tegenwoordig, met name op hoge breedtegraden. Tijdens het Vroeg-Eoceen, 54-48 miljoen jaar geleden, werden op veel hogere breedtegraden fossiele resten gevonden van planten en dieren waarvan men dacht dat ze in warme omgevingen leefden, en op de polen was er weinig of geen ijs. Het Eoceen ligt ver genoeg in het verleden dat de continenten op een iets andere plaats lagen, met andere bergketens en op sommige plaatsen ondiepe zeeën die nu niet meer bestaan.
Het Vroeg-Eoceen werd gekenmerkt door hoge kooldioxidegehaltes, naar schatting tussen 1.000 en 2.000 deeltjes per miljoen. Wetenschappers denken dat de toegenomen vulkanische activiteit een belangrijke oorzaak van deze hoge kooldioxide-niveaus was. De temperaturen tijdens het Eoceen kunnen worden gereconstrueerd aan de hand van geochemische metingen van oceaansedimenten en van vegetatietypen die op het land bewaard zijn gebleven. De gereconstrueerde wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur voor het Vroeg-Eoceen is 9 tot 14°C hoger dan nu. Zoals blijkt uit proxy-gegevens en modelsimulaties, was deze opwarming wijdverbreid over de hele wereld. Er is een goede overeenkomst tussen modelsimulaties met hoge CO2-concentraties en proxy-bewijsmateriaal, wat een sterke ondersteuning biedt voor de rol van CO2 in het handhaven van de hoge temperaturen van het Vroeg-Eoceen.
