Четвертичное время разделяется на два периода: голоцен (от 8000 лет назад до наших дней) и плейстоцен (от 1,8 миллиона лет до 8000 лет назад), характеризующийся (особенно в Се верном полушарии) чередованием ледниковых (4 основных) и межледниковых периодов.

При каждом оледенении площадь ледников увеличивалась, покрывая зону тундры, а климат в целом становился более сухим; средние широты были в основном заняты расширившимися травяными достаточно сухолюбивыми сообществами (степями) с несколькими зонами холодоустойчивых лесов (хвойные, березовые); в субтропических зонах располагались в основном пустыни и саванны. Когда происходило потепление климата, в средних широтах развивались лист венные леса, и площадь леса снова увеличивалась, захватывая тропическую зону.

В начале четвертичного периода умеренный климат преобладал в средних широтах Северной Америки и Евразии. Часть семейств млекопитающих третичного периода, существовавших в начале четвертичного периода, исчезла, в частности, два семейства мастодонтов (крупных млекопитающих, близких к слонам). Другая часть из них сохранилась до наших дней, но область их распространения изменилась, некоторые представители вымерли, появились новые. Гипарион (представитель семейства Лошадиных) существовал некоторое время рядом со своими ближайшими родственниками, лошадьми, появившимися в Северной Америке и только в четвертичном периоде завоевавшими Евразию. Среди Оленевых именно в четвертичное время (около 200 000 лет назад) появились северные олени, которые образовали обширные стада и стали жертвой отбора.

В четвертичное время Южная Америка, в конце третичного периода вновь соединившаяся с Северной, была заселена новыми семействами животных, пришедшими с севера (кошачьими, оленями, верблюдами, лошадьми). Но многие группы, характерные для наземной южноамериканской фауны, исчезали, как, например, наземные ленивцы, некоторые представители которых достигали размера слона, или глиптодонты, напоминавшие больших броненосцев.

Австралийская фауна большую часть четвертичного периода развивалась изолированно от остального мира. Млекопитающие в основном были представлены сумчатыми, среди которых отмечают несколько видов, значительно более крупных, чем современные, например, дипротодон, травоядное размером с носорога.

Занесение человеком иноземных животных (собак, крыс, кроликов) привело к значительным изменениям фауны.