Si pensa che il PETM sia stato causato da un massiccio rilascio di gas serra, possibilmente dalle eruzioni vulcaniche o dal rilascio di metano dal fondo dell'oceano. Questo rapido riscaldamento ha avuto un profondo impatto sulla vita sulla Terra, portando a estinzioni, cambiamenti nelle comunità vegetali e animali e l'ascesa di nuove specie, compresi gli antenati dei moderni mammiferi.
Mentre il PETM non è l'inizio assoluto dell'era cenozoica, segna un cambiamento significativo nel clima e nell'ambiente terrestre che ha inaugurato l'era in cui viviamo oggi.