第四纪地层学与前第四纪地层学的研究内容、问题的性质和研究方法都是相同的。它有一个重要的特点或附加，就是气候变化的直接和间接的效果，较之老地层明显一些。气候变化的直接效果是出现了冰期和间冰期的交替。在冰期，出现了陆地上的冰川环境、冰缘环境和非冰川环境。在海洋中，这些环境的界线虽然不如大陆清楚，但也有相当于冰期的冷期和相当于间冰期的暖期。冰期和间冰期的交替出现，引起生物、地质、地貌、土壤、地球化学及海面的交替变化。这些变化又可以反转来用于推定第四纪气候。所以，自第四纪地质学研究的初期一直到现在，气候变化都是第四纪历史划分和第四纪地层划分的一个主要根据。在第四纪地层学中，可以分为研究冰川环境进行地层划分的冰川地层学以及研究非冰川环境进行地层划分的非冰川地层学。最早的第四纪和第四纪地层划分是在第四纪冰川作用地区进行的。第四纪冰川地层学的主要根据是第四纪冰川堆积物的研究。在19世纪中叶前后，两层叠置的冰川漂砾的发现，导致了冰川不但存在，而且还不仅出现过一次的认识。自此而后，第四纪地层大大前进。几个冰期和间冰期被辨认出来，而且它们各自又可进一步划分为一些阶段。冰期进一步划分为一些冰阶和间冰阶。在某些地区，还更进一步分出一些亚冰阶和亚间冰阶。此外，第四纪与第三纪的界限，也是根据气候变化划分开来的。

第四纪冰川堆积物的顺序，主要是通过冰积物层与冰积物层之间的非冰积物层、冰川外围堆积物层的系统研究和对比加以确定的。这些沉积物一般是外冲沉积物、黄土、冲积物、泥炭层、湖积物、风积物等。在堆积物层次清楚的场合下，也可以根据冰积物内部岩石学的差异划分其顺序。

作为气候变化的标志之一的第四纪动物群和植物群的研究，可以确定一些沉积物的成因类型、沉积环境和相对年龄。但由于冰积物中，一般不含有动物群和植物群化石，所以，第四纪动物群和植物群的研究，只能间接地用于第四纪冰积物的划分和对比。

代表温暖气候的第四纪沉积物的风化剖面和土壤剖面以及其发育程度，诸如氧化深度、原始碳酸盐类的淋滤，以及其他一些矿物蜕变的程度等等。都被用来作为划分第四纪地层沉积阶段及其相对年龄的根据。北美间冰期主要是根据古土壤和风化剖面建立起来的。阿尔卑斯和我国庐山冰期和间冰期的顺序，也是根据冰积物及其风化程度，以及它们与地形的关系建立起来的。根据第四纪古土壤的发育程度，推定其形成过程和时间。根据这样的一些古土壤并不产于一些年青的蜕变轻微的冰积物中，可以认为，间冰期的时间大于自从最后一次中纬地区冰退以来的时间长度。这种古土壤发育时期的温度，至少应当像现时它们产出的中纬地区那样的温度。其根据是这种土壤与在极区和亚极区气候条件下所产生的土壤非常不同。

介于两次冰川之间的间冰期的时间，也用两个冰积层之间以及一个冰碛层之下的基础的风化侵蚀程度加以确定。在一些地区，在两次冰川之间的河流，形成深100m以上的侵蚀谷，被用来计算间冰期的时距。

在有利条件下，根据两次冰碛之间的岩石学的差异，也可以据以划分冰期和间冰期。

所以，在第四纪地层划分中，在气候地层学之外，出现研究第四纪堆积物岩石特点用以划分地层的岩石地层学；研究第四纪堆积物所含有的生物群落用以确定堆积物的地层位置的生物地层学；研究一定地质时间内形成的岩石联合成的一种岩层的地质年龄单位的年龄地层学；研究第四纪地形的形成和发展与第四纪堆积物的关系以划分第四纪堆积物地层的地貌地层学；研究发生于第四纪堆积物中的古土壤与第四纪堆积物的关系以划分第四纪地层的土壤地层学等。

从大的方面看，气候变化在全世界是同时的，所以气候变化的证据，可以作为一种时间地层对比的根据。又由于第四纪气候变化是多次的反复的，所以可以据以划分阶段以及相对应于阶段所形成的地层单位。第四纪气候变化的全球性、同时性、阶段性，以及它与沉积物的成因类型和岩石特点、生物群落、地形、土壤之间的关系，使其成为第四纪地层划分的一种主要方法。而且冰川堆积物已经习惯地被用来作为气候变化的一种主要标志。被非冰川堆积物分开的冰积物代表冰期；介于两个冰积物层之间的非冰川堆积物代表间冰期；从而建立了一个以冰期和间冰期划分为基础的第四纪地层顺序。在这种以气候变化作为地层划分的格架中，进一步将冰期分为冰阶和间冰阶，代表冰期中的寒冷和较温暖时期。在地层上，相应地也分出冰阶堆积物和间冰阶堆积物。

冰川堆积物与冰缘堆积物，其中包括冰水堆积物、冻土堆积物、风积物，以及冰川以外干旱和半干旱地区的湖沼堆积物、洪积物、黄土等，构成冰期堆积物。介于冰川堆积物之间非冰川堆积物，包括冰川地区和冰川以外地区非冰川堆积物，其中包括冲积物、残积物和土壤等，构成间冰期堆积物。冰期堆积物和间冰期堆积物已经不是单纯的冰川地层学或非冰川地层学的划分，而是两者结合的一种气候地层学的划分。在这种划分中，所有堆积物以及伴生的化石、地形及其他现象都具有气候意义，都被用来解释气候变化。

然而，冰期和间冰期却是一些推定的事件，并且常常是一个复杂的难于解决的问题。其原因是：沉积物的成因常常难于确定；沉积物的区域变化大，并且时常残缺不全，以致沉积物的气候意义难于肯定。一些学者认为是冰川堆积物的一些堆积物，而另一些学者却认为是冰缘堆积物或其他堆积物。同一层冰积物，一些人认为代表冰期，而另一些人却认为代表冰阶。由于堆积物及其伴生现象产出的地区差异，在各个地区所分出的冰期和间冰期数目，常常是不同的。以前的研究，主要集中于陆地，阿尔卑斯的冰期和间冰期的划分被认为是一个标准模型。但阿尔卑斯地区的冰期和间冰期堆积物，也因为残缺不全而使这一模型带有严重的缺陷。

现时，全球性的分类应当包括海洋第四纪堆积物岩心中确定下来的同位素记录。这是一种详细而连续的记录。海洋岩心的气候解释，可以大大丰富气候地层学的内容，并大大提高其精度。所以，第四纪气候地层学应当包括冰川地层学、非冰川地层学、海洋气候地层学。

综上述，由于气候变化是第四纪的一个最重要的特点，而且这种气候变化具有全球性、同时性和阶段性（周期―韵律性），所以第四纪气候变化所引起的冰期与间冰期的交替与地质、地貌、土壤、生物、海进及海退等许多现象有联系，因而使其成为第四纪地层划分的一种理论基础。第四纪地层划分的方案是在研究冰川地区的基础上建立起来的，并且在进一步深入陆地气候地层学的研究中，将其与海洋气候地层学联系起来进行研究的过程中，第四纪地层学的精度必将大大提高。海洋第四纪气候地层学提供第四纪气候变化顺序，陆地顺序可以有效地证明海洋岩心中生物发展和气候变化的结果。两者可以互相补充，都是必要的。