El período Cuaternario es la última era geológica que se inició hace aproximadamente 2.6 millones de años y continúa hasta la actualidad y que se divide en dos Épocas geológicas que son el Pleistoceno y el Holoceno.
El Pleistoceno es el periodo del Cenozoico que abarca desde finales del Plioceno (hace aproximadamente 1,8 millones de años) hasta principios del Holoceno (hace aproximadamente 11.500 años). Cubre la época de las recientes glaciaciones. Su final coincide con el final del Paleolítico, según la terminología usada en Arqueología.
Los continentes se encontraban ya, básicamente, en sus posiciones actuales durante este periodo.
El clima se caracterizó por una repetición de ciclos glaciares, llegando los hielos hasta latitudes muy bajas en algunos lugares. Se estima que, durante la máxima extensión del periodo glaciar, el 30% de la superficie de la Tierra estaba cubierta por hielo.
Cada uno de estos avances de los glaciares provocaron un descenso del nivel de los océanos, de incluso más de 100 m, propiciando la creación de puentes de tierra entre zonas habitualmente aisladas.
Sin embargo, también las áreas desérticas fueron más secas y extensas, debido a la escasez de lluvias provocada por la escasa evaporación de los océanos.
Tanto la fauna marina como las continentales eran esencialmente modernas. La evidencia indica que los humanos evolucionaron a su forma actual durante el Pleistoceno.
Una importante extinción empezó a finales del Pleistoceno y continuó durante el Holoceno. Incluyó a los grandes mamíferos como mamúts, mastodontes, tigres de dientes de sable, gliptodontes, osos de las cavernas, ... Es posible que el hombre interviniese en alguna de ellas, por ejemplo, las que tuvieron lugar en América.
El Holoceno es el último periodo de la era Cenozoica. Abarca desde el final del Pleistoceno (hace aproximadamente 11.500 años) hasta la actualidad.
Comienza el Holoceno con la retirada de los últimos glaciares Pleistocenos. La civilización humana se desarrolla a lo largo de este periodo.
Las divisiones del Holoceno no se llevan a cabo atendiendo a las distintas faunas fósiles, como se hace en otros periodos, sino según las distintas etapas de desarrollo de la humanidad.
Los movimientos de los continentes son prácticamente inapreciables en un periodo de sólo 10.000 años. Sin embargo, el nivel del mar sí que varió sensiblemente a principios del Holoceno respecto al Pleistoceno (alrededor de 35 m), debido a la fundición de los hielos. A esto contribuyó, además, el hecho de que muchas áreas situadas en latitudes septentrionales se habían hundido debido al peso de los glaciares, volviéndose a elevar ahora hasta 180 m, y continuando en la actualidad este proceso de elevación.
La flora y la fauna no han evolucionado demasiado durante el Holoceno, pero sí que se han producido importantes cambios en la distribución de plantas y animales, algunos de ellos como consecuencia de la acción humana.
Un número considerable de grandes mamíferos, incluyendo mamuts, mastodontes, megaterios (perezosos terrestres gigantes) y tigres de dientes de sable desaparecieron entre finales del Pleistoceno y comienzos del Holoceno, principalmente en Norteamérica, donde la extinción alcanzó a animales que sobrevivieron en otras partes del planeta, tales como caballos o camellos.
El comienzo del Holoceno se corresponde con el principio de la época Mesolítica en Europa (o del más breve Epipaleolítico en Oriente Medio).
El Neolítico y el Calcolítico siguen a estos periodos. Pero el estudio de estos periodos cae ya fuera del ámbito de la Paleontología, siendo objeto de la Arqueología.