第四纪开始后，以北半球为例，地球上寒冷气候带向南迁移，使得高纬度地带和高山地区广泛发育冰盖或冰川，出现冰期。冰期时，北半球副热带干旱地区的北缘落入西风带内，降水量增加。两个冰期之间称为间冰期。间冰期由于气温回升，冰川消融，北半球副极地高压带向极地方向推移，北半球干旱地区的降水量则减少。
关于第四纪气候的变迁，欧洲有不少人做了大量工作，特别是在阿尔卑斯地区和西北欧地区。现今普遍认为在那里有5个冰期和4个间冰期，还有1个冰后期，最后一次冰期又细分为2个或3个冰段。在中国，地质学家李四光根据江西庐山的冰碛物和冰蚀地貌，划分出鄱阳、大姑和庐山3个冰期，以后又有人将在云南研究确定的大理冰期和龙川冰期列入。这样，中国也有5次冰期可以和欧洲的冰期对应。非洲除了很少的山地发育过冰川，绝大部分地面没有受到冰川的作用，但气候的变化仍然是明显的。在非洲，冰期因多雨湿润称之为雨期或洪积期；间冰期因少雨干旱称之为间雨期或间洪积期。
明德－里斯间冰期称为“大间冰期”，持续的时间约30万年之久。当时的气候比现在暖和一些，但在间冰段时期仍然是较冷的。在冰川活动最大的冰期中，地球陆地表面有32%的面积被冰川覆盖，由于降水停滞在大陆上而致使海面大幅度下降，有时可下降 130米或更多。冰期时，年平均气温普遍比现今低3～7℃左右。