Pleistocen je epoha duljeg neogenskog razdoblja. Proteže se od 1,808,000 do prije 11,550 godina, kada se Zemlja zagrijala od svoje najnovije glacijacije. U smislu ljudskog napretka, kraj ove epohe je ujedno i granica između starijeg kamenog doba (paleolitika) i srednjeg kamenog doba (mezolitika). Tada su se pojavili moderni ljudi i u osnovi zavladali planetom.
Kao i ostatak neogena, pleistocen je bio relativno hladno vrijeme. Svijet je doživio ciklus glacijacija, s visokim temperaturama poput trenutne klime i padovima gdje je veći dio današnje Kanade, Europe i Azije bio pod tisućama stopa leda. U epohi je bilo mnogo velikih faune sisavaca, kao što su mastodonti, mamuti, špiljski medvjedi i mnogi drugi. One se zovu megafauna i smatra se da su ljudi većinu njih izumrli kada su se proširili diljem svijeta prije 100,000 do 30,000 godina. Smanjenje fosila velikih životinja lijepo je sinkronizirano s ljudskim migracijskim obrascima. Većina pokušaja da se za izumiranje okrive drugi uzroci, poput “hiperbolesti”, bili su relativno uzaludni.
Tijekom glavnih razdoblja glacijacije, ledenjaci su bili debeli od 0.9 do 1.8 milja (1.5 do 3 km), slično današnjem Antarktiku. To je zatvorilo ogromne količine vode, što je dovelo do privremenog pada razine mora od 328 stopa (100 m). Pad razine mora otvorio je neke dijelove kopna koji su trenutno pod vodom, kao što su Sjeverno more (zvano Doggerland), Beringov tjesnac (Beringia) i područje oko Indonezije (Sundaland). Sve te regije na kraju su naselili ljudi, što je omogućilo drevnim narodima da koloniziraju Australiju iz Azije.
Tijekom pleistocena, više geografske širine imale su više i veća jezera zbog glacijalnog otjecanja i smanjenog isparavanja od niskih temperatura. Jezero Agassiz, prapovijesno jezero u današnjoj Kanadi, bilo je veće od bilo kojeg suvremenog jezera, uključujući Kaspijsko more. Kada je glacijacija završila, možda je iscurila u zaljev Hudson za samo godinu dana, povećavajući svjetsku razinu mora za čak 3.2 stope (1 metar). Ovo je jedan od mnogih događaja koji se navode kao moguća inspiracija za biblijske priče o potopu.