Estos mamíferos prehistóricos vagaban por Norteamérica durante la primera época del Paleoceno, el periodo inmediatamente posterior a la extinción de los dinosaurios.
Los investigadores afirman que los hallazgos sugieren que los mamíferos se diversificaron más rápidamente de lo que se pensaba tras la extinción masiva.
Las criaturas descubiertas son Miniconus jeanninae, Conacodon hettingeri y Beornus honeyi.
Se diferencian por su tamaño, que llega a ser el de un gato doméstico moderno, mucho mayor que el de los mamíferos, en su mayoría del tamaño de un ratón o una rata, que vivieron antes junto a los dinosaurios en Norteamérica.
Cada animal tiene unas características dentales únicas que difieren entre sí.
Beornus honeyi, en particular, ha sido bautizado en homenaje al personaje de El Hobbit, Beorn, debido al aspecto de los molares (dientes de la mejilla) inflados (hinchados).
Los nuevos animales pertenecen a una variada colección de mamíferos placentarios llamados ungulados arcaicos, ancestros primitivos de los actuales mamíferos con pezuñas: caballos, elefantes, vacas e hipopótamos.
Los paleontólogos de la Universidad de Colorado en Boulder desenterraron partes de los huesos de la mandíbula inferior y de los dientes, que proporcionan información sobre la identidad, el estilo de vida y el tamaño del cuerpo de los animales.
Los animales pertenecen a la familia Periptychidae y se distinguen de otros condilares por sus dientes, que tienen premolares hinchados y crestas de esmalte verticales poco habituales.
Los investigadores creen que estas criaturas podrían haber sido omnívoras porque desarrollaron dientes que les habrían permitido triturar plantas además de carne.
Sin embargo, esto no descarta que fueran exclusivamente herbívoros.
Varios mamíferos aparecieron por primera vez inmediatamente después de la extinción masiva que acabó con los dinosaurios no avianos hace 66 millones de años.
Por ello, se reconoce generalmente como el inicio de la Era de los Mamíferos.
La autora principal, Madelaine Atteberry, del departamento de ciencias geológicas de la Universidad de Colorado, declaró: "Cuando los dinosaurios se extinguieron, el acceso a diferentes alimentos y entornos permitió a los mamíferos florecer y diversificar rápidamente su anatomía dental y evolucionar a un mayor tamaño corporal.
"Claramente aprovecharon esta oportunidad, como podemos ver en la radiación de nuevas especies de mamíferos que tuvo lugar en un periodo de tiempo relativamente corto tras la extinción masiva".
Los resultados se publican en la revista Journal Of Systematic Palaeontology.