第三系是地质学中新生代第三纪形成的地层单位，符号为R，分为下第三系（符号E，含古新统、始新统、渐新统）和上第三系（符号N，含中新统、上新统）。根据国际地层委员会划分方案，第三系已被取消，早第三纪改称古近纪，晚第三纪改称新近纪。中国第三系以陆相沉积为主，分布于全国数百个盆地中，岩相横向变化显著且沉积盆地分散，海相沉积仅见于新疆塔里木盆地、西藏珠穆朗玛峰地区、东南沿海、台湾和临近南海诸岛屿等少数地区。地层中富含被子植物与哺乳动物化石，下第三系多见奇蹄类、食肉类化石，上第三系则以偶蹄类、象类化石为主。该名称源自18世纪对南阿尔卑斯和意大利地层的原始系、第二系、第三系划分体系。19世纪初从原第三系上部划出第四系，原始系与第二系后被废弃。

符号R，与第三纪相同。可分为下第三系（对应年代为早第三纪，符号E，又分古新统、始新统、渐新统）和上第三系（对应年代为晚第三纪，符号N，又分中新统、上新统）。

18世纪，在对南阿尔卑斯和意大利平原的地层研究中，把地层自下至上划分为原始系、第二系、第三系。十九世纪初在对巴黎盆地的研究中，又在原第三系上部划出第四系。

随着地质学的发展，原始系、第二系、第三系的名词已经废弃不用，而第四系的名称保留下来。

中国第三系分布广泛，遍及全国各省、市、自治区大大小小数百个盆地之中，它的最大特色是以陆相沉积为主，沉积类型复杂，而海相沉积物分布局限，仅见于新疆塔里木盆地、西藏珠穆朗玛峰地区、东南沿海、台湾和临近南海诸岛屿等少数地区。第三系的岩相复杂，横向变化大，沉积盆地分散。

第三系时期被子植物和哺乳动物开始崛起。下第三系地层中奇蹄类化石、食肉类化石多见，标明它们的发展；上第三系则偶蹄类和象类化石多见。海相地层中软体动物瓣鳃类、腹足类及甲壳动物介形亚纲繁盛。