Yaklaşık 55 milyon yıl önce, Paleosen-Eosen sınırında gerçekleşen ani ısınma olayının (PETM — Paleosen-Eosen Termal Maksimumu) ormanlık alanları genişlettiği dönemde, primatlar bağımsız bir soy olarak fosilleşmiş kayıtta ilk kez belirgin biçimde ortaya çıktı. Bu minik memeliler — büyük gözler, öne bakan göz yuvarlakları, kavrama özellikli el ve ayak parmakları, tırnak taşıyan (pençe yerine) uç eklemler — ağaçlara uyarlanmış bir vücut planına sahipti.

Archicebus achilles, Çin'de bulunan ve yaklaşık 55 milyon yıl önce yaşamış olduğu belirlenen en eski primat aday fosillerinden biridir; tarsiye ve Euprimates'in diğer üyeleriyle akrabalığı tartışılmaktadır. Kuzey Amerika'dan Teilhardina ve Cantius cinsleri de bu dönemin erken primatlarındandır. Plesiadapiformes adlı daha eski grup (yaklaşık 65 Mya), gerçek primate mi sayılmalı sorusu bilimciler arasında hâlâ tartışmalıdır.

Primatlar neden ağaç yaşamına geçti? "Görsel predatör hipotezi"ne göre böcek avlamak için stereoskopik görüş (öne bakan gözler) ve kavrama el tercih edildi. "Çiçeklenme bitkisi hipotezi"ne göre ise angiospermlerin yayılmasıyla birlikte meyve ve çiçek nektarı yeni bir besin kaynağı oluşturdu. Bu iki hipotez birbirini dışlamaz; büyük olasılıkla her ikisi birlikte işledi.

Eosen boyunca primatlar Kuzey Amerika, Avrupa, Afrika ve Asya'da yayıldı. Adapiformes ve Omomyiformes iki ana kolu oluşturdu; bugünkü maymunlar, insansı maymunlar ve insanlar bu soyun dallarıdır. Notharctus, Eosen'in orta döneminde Kuzey Amerika'da yaşamış iyi tanınan bir adapid primatıdır; tüm iskeleti korunmuş örnekler, bugün müzelerde insanlığın en uzak tanınan atalarından biri olarak sergilenmektedir.

Beyin-vücut oranı, sosyal öğrenme ve uzun anne-yavru bağı primatları diğer memelilerden ayıran temel özellikler olarak Eosen'den itibaren şekillenmeye başladı. Yaklaşık 35 milyon yıl önce Afrikasya'da simianlar (gerçek maymunlar) belirdi; 25 milyon yıl önce ise insansı maymunların atası olan Hominoidea ayrıştı. Bu zincir, 55 milyon yıl önceki o küçük tırmanıcı memeliye kadar uzanır.