V večini pleistocena (pred 1.8 milijona do 10,000 leti) je imela Evropa veliko nenavadnih izumrlih živali, od katerih si je danes nekatere težko predstavljati. Odkar se je zadnja ledena doba začela pred približno 2.58 milijona let, sta Evrazija in Severna Amerika doživeli cikle poledenitve in ustreznih medledenikov, kjer so celinski ledeniki pokrivali večji del planeta severno od 50 stopinj zemljepisne širine, nato pa so se umaknili na skrajni sever. Zaradi tega so bile številne izumrle evropske favne prilagojene mrazu. Te izumrle živali so v ledeniških in medledenih obdobjih pogosto spreminjale svoje značilnosti: na primer jamski medved je bil med ledenikom večji in manjši med ledenikom.
Nekatere od značilnih ledenodobnih in medledeničnih izumrlih živali, ki so obstajale v Evropi, so bili evropski povodni konj (večji od današnjih povodnih konj), jamski medved (večji od rjavega medveda, a na srečo vegetarijanec), velikanski samorog (Elasmotherium, hitri konj). teče 20 ft dolg orjaški nosorog), slon z ravnimi očmi (cveti v Evropi v medledeniških obdobjih), Deinotherium (slon, tretji največji kopenski sesalec, ki je kdaj znano, da je živel), Dinofelis (»strašna mačka«, sablja – zobata mačka, približno velikosti jaguarja), južni mamut (z dolgimi ukrivljenimi okli), velikanska podgana Tenerife (dolga skoraj meter; primer otoškega velikana) in volnati nosorog (s temeljito zaščito pred mrazom ledenih dob). Azijski lev in gepard sta živela tudi v Evropi v prazgodovini.
V starih časih so v Evropi živeli hominidi in so člani skupine tamkajšnjih izumrlih živali. Najbolj znane izmed izumrlih živali, ki so bili hominidi, so bili neandertalci, ki so izumrli okoli Gibraltarske ožine pred približno 22,000 leti. Najdenih je bilo nekaj neandertalskih lobanj z obsežno primesjo lastnosti, za katere nekateri znanstveniki trdijo, da nakazujejo medsebojno poroko. Vendar pa genetski testi na genomih človeka in neandertalca odvračajo od ideje, da je med skupinama sploh prišlo do križanja.