Ces mammifères préhistoriques parcouraient l'Amérique du Nord au tout début de l'ère paléocène, la période qui suit immédiatement l'extinction des dinosaures.
Selon les chercheurs, ces découvertes suggèrent que les mammifères se sont diversifiés plus rapidement après l'extinction massive qu'on ne le pensait auparavant.
Les créatures découvertes sont Miniconus jeanninae, Conacodon hettingeri et Beornus honeyi.
Elles sont de tailles différentes, allant jusqu'au chat domestique moderne, qui est beaucoup plus grand que les mammifères de la taille d'une souris ou d'un rat qui vivaient avant lui aux côtés des dinosaures en Amérique du Nord.
Chaque animal possède des caractéristiques dentaires uniques qui diffèrent les unes des autres.
Beornus honeyi, en particulier, a été nommé en hommage au personnage du Hobbit, Beorn, en raison de l'apparence de ses molaires (dents de la joue) gonflées (bouffies).
Les nouveaux animaux appartiennent à une collection diversifiée de mammifères placentaires appelés ongulés archaïques, ancêtres primitifs des mammifères à sabots d'aujourd'hui - chevaux, éléphants, vaches, hippopotames.
Les paléontologues de l'université du Colorado à Boulder ont mis au jour des parties d'os de la mâchoire inférieure et des dents, qui donnent des indications sur l'identité, le mode de vie et la taille des animaux.
Les animaux appartiennent à la famille des Periptychidae et se distinguent des autres condylarthes par leurs dents, qui présentent des prémolaires gonflées et des crêtes d'émail verticales inhabituelles.
Les chercheurs pensent que ces créatures étaient peut-être omnivores car elles ont développé des dents qui leur auraient permis de broyer des plantes aussi bien que de la viande.
Toutefois, cela n'exclut pas qu'elles aient été exclusivement herbivores.
Plusieurs mammifères sont apparus pour la première fois immédiatement après l'extinction massive qui a anéanti les dinosaures non aviaires il y a 66 millions d'années.
C'est pour cette raison qu'elle est généralement reconnue comme le début de l'âge des mammifères.
L'auteur principal, Madelaine Atteberry, du département des sciences géologiques de l'université du Colorado, a déclaré : "Lorsque les dinosaures se sont éteints, l'accès à différents aliments et environnements a permis aux mammifères de prospérer et de diversifier rapidement leur anatomie dentaire et d'évoluer vers une plus grande taille corporelle.
"Ils ont clairement profité de cette opportunité, comme nous pouvons le constater par la radiation de nouvelles espèces de mammifères qui a eu lieu dans un laps de temps relativement court après l'extinction de masse."
Les résultats sont publiés dans le Journal of Systematic Palaeontology.