始新世时期沉积的地层称为始新统（Eocene Series）。法国巴黎盆地的海相始新统研究较早，世界各地多与之对比。目前国际上自下而上包括伊普尔阶、路特阶、巴顿阶和普利亚本阶。中国台湾、西藏等地有海相始新统。中国陆相始新统分布相当广泛，始新统与渐新统之间有间断现象，但有时也形成连续沉积，划分较困难。陆相始新统主要分为四种类型：①山间盆地内形成的红层，常含有石膏及盐类，如湖南的霞流市组、江西的新余组、内蒙古的阿力乌苏组；②凹陷盆地的含油、煤堆积，如东北的抚顺组；③山麓堆积，如西北祁连山山麓砾石层；④断块盆地堆积，如分布于山东蒙阴、莱芜、新泰等地的官庄组。中国陆相始新统自下而上划分为岭茶阶、卢氏阶、垣曲阶和蔡家冲阶。