Pleistocen je epoha daljšega neogenskega obdobja. Razteza se od 1,808,000 do 11,550 let nazaj, ko se je Zemlja segrela zaradi zadnje poledenitve. V smislu človeškega napredka je konec te epohe tudi meja med staro kameno dobo (paleolit) in srednjo kameno dobo (mezolit). Takrat so se pojavili sodobni ljudje in v bistvu prevzeli planet.
Tako kot preostali neogen je bil pleistocen razmeroma hladen čas. Svet je doživel cikel poledenitev z vzponi, kot je trenutno podnebje, in nizkimi padci, kjer je bil velik del današnje Kanade, Evrope in Azije pod več tisoč metrov ledu. V tej epohi je bilo veliko velikih živalskih vrst sesalcev, kot so mastodonti, mamuti, jamski medvedi in mnogi drugi. Te se imenujejo megafavna in domnevajo, da so jih ljudje večino izumrli, ko so se razširili po vsem svetu pred 100,000 do 30,000 leti. Upad fosilov velikih živali se lepo sinhronizira z vzorci človeških migracij. Večina prizadevanj, da bi za izumrtje krivili druge vzroke, kot je “hiperbolezen”, je bila razmeroma zaman.
V večjih obdobjih poledenitve so bili ledeniki debeli od 0.9 do 1.8 milje (1.5 do 3 km), podobno kot danes na Antarktiki. To je zaprlo ogromne količine vode, kar je povzročilo začasen padec morske gladine za 328 čevljev (100 m). Padec morske gladine je odprl nekaj predelov kopnega, ki so trenutno pod vodo, kot so Severno morje (imenovano Doggerland), Beringova ožina (Beringia) in območje okoli Indonezije (Sundaland). Vse te regije so sčasoma naselili ljudje in so starim ljudstvom omogočili kolonizacijo Avstralije iz Azije.
V pleistocenu so imela višje zemljepisne širine več in večja jezera zaradi ledeniškega odtoka in zmanjšanega izhlapevanja zaradi nizkih temperatur. Jezero Agassiz, prazgodovinsko jezero v današnji Kanadi, je bilo večje od katerega koli sodobnega jezera, vključno s Kaspijskim morjem. Ko se je poledenitev končala, je morda že v enem letu odtekla v Hudsonov zaliv, s čimer se je svetovna gladina morja povečala za kar 3.2 metra (1 meter). To je eden od mnogih dogodkov, ki jih navajajo kot možni navdih za biblične zgodbe o potopu.