Esta sala representa los últimos 65 millones de años de la vida en nuestro Planeta. El Cenozoico se divide en 2 periodos: el Terciario y el Cuaternario.
Durante el Terciario, los nichos ecológicos dejados por los reptiles fueron ocupados por mamíferos, que constituirán los ancestros de las faunas modernas. Una pantalla táctil permite conocer los diferentes paisajes y ecosistemas a lo largo de distintas etapas de este periodo en la Península Ibérica. Cabe destacar de la fauna del Terciario asturiano, los restos fósiles de vertebrados terrestres hallados en el yacimiento de Llamaquique en Oviedo, entre los que encontramos a dos antepasados de los caballos y los tapires como Cantabrotherium, del tamaño de una oveja, o Franzenium, poco mayor que un gato.
Hace unos 300.000 años, en el Cuaternario, la Península estaba habitada por homínidos preneanderthales que constituyen los restos más conocidos del yacimiento de Atapuerca. Se expone una réplica del cráneo nº 5 de dicho yacimiento. La fauna era muy similar a la que conocemos en la actualidad en la Península Ibérica, haciendo mención especial a dos grupos que han interactuado con el hombre en los últimos 800.000 años: el oso de las cavernas -cuyo cráneo se exhibe en la vitrina-, y el oso pardo, animal en peligro de extinción y del que quedan pocos ejemplares en la Cordillera Cantábrica. El panel muestra la reducción del hábitat del oso pardo en la Península Ibérica en los últimos 500 años.
Pase bordeando por la izquierda el Camarasaurus para acceder a la sala del Jurásico asturiano.