约3400万年前，巨大的冰川逐渐在南极形成。到了第四纪，地球进入大冰期。格陵兰及南极聚集巨大的冰帽，世界各地的高山上常年覆盖着冰川。第四纪开始于258.8万年前，至今仍未结束。

地球此前也出现过几次大冰期，如元古宙——地球几乎完全处于冰冻状态，还有显生宙的奥陶纪和石炭纪。大冰期中的气候并不是恒定不变的。当地球处于上述时期时，大气中的二氧化碳水平相对较低。由于冰盖锁住大量水分，海平面也相对较低。大面积的冰更易受地球自转的影响，因为地球接收到的太阳光会变化。地球自转会因太阳系中其他行星不定期的“拖拽”发生微小的变化，地球的气候因此受到影响，这种影响被称为米兰科维奇循环。不同的米兰科维奇循环的速度也不同，它的模式很复杂，你观察地球的运动所受到的影响，就像是在听许多以不同速度移动的鼓手表演。以第四纪大冰期为例，米兰科维奇循环最主要的表现是每4万年到10万年发生一次“跳跃”,我们看到的是冰量及地球气候的巨变，并将其称为冰期和间冰期。处在第四纪的地球一直在冰期和间冰期间不断变化。

我们很了解间冰期的特征，因为如今的地球就处在一个间冰期。在过去几个冰期，纽约和北欧都曾被埋在厚达几千米的冰层之下。中国北方覆盖着永久冻土，一直向南延伸到了北京，西北方大部分疆域都是沙漠。从喜马拉雅山或更北的冰帽和冰川吹来的细小的地表岩石穿过这片沙漠，堆积成厚厚的黄土(一种易碎的黄色土壤),形成了黄土高原。它覆盖了黄河中上游，形成绝佳的农耕土壤。这种黄土极易流失，而黄河也因河水含有大量泥沙呈现黄色而得名。