В эпоху плейстоцена – ближайшую по времени эпоху жизни Земли – продолжилось характерное для всей кайнозойской эры снижение температуры. Резкие колебания климата в плейстоцене сопровождались крупными оледенениями. Возникали большие ледниковые покровы в Северной Америке и Европе. Рассмотрим климатические условия во время последнего максимального оледенения, т.е. примерно 18 тысяч лет назад. В это время в Северной Америке и Европе температура была ниже современной на 12 – 15 С. Общепланетарное похолодание составило примерно 6 С. Значительным изменениям климата подвергалась Атлантика – так, в Карибском море температура была ниже на 5 – 6 С. Тихий океан был затронут значительно слабее – здесь понижения температуры достигали всего 2 – 3 С в тропиках и около 5 С в средних широтах.
На материках субтропики и тропики были более сухими. Площадь влажных экваториальных лесов была существенно меньше, чем сегодня, и их место занимали саванны. Увеличилось и горное оледенение – как в высоких широтах, так и в низких (в частности, в Тибете).
После похолодания в плейстоцене, климат стал быстро теплеть. Распад ледниковых щитов начался около 16,5 тысяч лет назад и протекал очень быстро – так, за 3 тысячи лет растаяло около 60% объема ледникового покрова Северной Америки. Потепление шло не совсем непрерывно, а с возвратом к холодному климату.
Основной причиной изменений климата в плейстоцене стали изменения угла наклона оси Земли к плоскости, в которой происходит движение планеты вокруг Солнца.
Другое причиной изменения климата явился парниковый эффект атмосферы. Исследование ледяного керна на российской антарктической станции "Восток" показало, что в холодные эпохи содержание углекислого гада (СО2) в атмосфере было примерно 190 молекул газа на миллион молекул воздуха, а в теплые эпохи – примерно 270. Это весьма существенные различия, способные вызвать заметные колебания температуры.