L'époque pléistocène représentait l'aboutissement de 200 millions d'années d'évolution des mammifères, alors que les ours, les lions, les tatous et même les wombats atteignaient des tailles étrangement grandes - puis s'éteignaient en raison du changement climatique et de la prédation humaine. Le Pléistocène est la dernière époque nommée de l'ère cénozoïque (il y a 65 millions d'années à nos jours) et la première époque de la période quaternaire, qui continue à ce jour. (Jusqu'en 2009, lorsque les paléontologues se sont mis d'accord sur un changement, le Pléistocène a officiellement commencé il y a 1,8 million au lieu de 2,6 millions d'années.)
La fin de l'époque du Pléistocène (il y a 20 000 à 12 000 ans) a été marquée par une ère glaciaire mondiale, qui a conduit à l'extinction de nombreux mammifères mégafaune. Ce que la plupart des gens ne savent pas, c'est que cette «ère glaciaire» capitalisée était la dernière de pas moins de 11 périodes glaciaires du Pléistocène, entrecoupées d'intervalles plus tempérés appelés «interglaciaires». Pendant ces périodes, une grande partie de l'Amérique du Nord et de l'Eurasie était couverte de glace et le niveau des océans a chuté de centaines de pieds (en raison du gel de l'eau disponible aux pôles et à proximité)..
Mammifères: La douzaine d'âges glaciaires de l'époque du Pléistocène a fait des ravages sur les mammifères mégafaune, dont les plus grands exemples étaient tout simplement incapables de trouver suffisamment de nourriture pour subvenir aux besoins de leurs populations. Les conditions étaient particulièrement sévères en Amérique du Nord et du Sud et en Eurasie, où le Pléistocène tardif a assisté à l'extinction de Smilodon (le tigre à dents de sabre), le mammouth laineux, l'ours géant à face courte, Glyptodon (le tatou géant) et Megatherium ( le paresseux géant). Les chameaux ont disparu d'Amérique du Nord, tout comme les chevaux, qui n'ont été réintroduits sur ce continent qu'à l'époque historique, par les colons espagnols.
Du point de vue des humains modernes, le développement le plus important de l'époque du Pléistocène a été l'évolution continue des singes hominidés. Au début du Pléistocène, Paranthropus et Australopithecus existaient encore; une population de ce dernier a probablement pondu l'homo erectus, lui-même en concurrence avec les Néandertaliens (Homo neanderthalensis) en Europe et en Asie. À la fin du Pléistocène, Homo sapiens sont apparus et se sont répandus dans le monde entier, contribuant à accélérer l'extinction des mammifères mégafaune que ces premiers humains ont soit chassés pour se nourrir, soit éliminés pour leur propre sécurité.
Des oiseaux: À l'époque du Pléistocène, les espèces d'oiseaux ont continué de prospérer dans le monde entier, occupant diverses niches écologiques. Malheureusement, les oiseaux géants et incapables de voler de l'Australie et de la Nouvelle-Zélande, tels que Dinornis (le géant Moa) et Dromornis (le Thunder Bird), ont rapidement succombé à la prédation par les colons humains. Certains oiseaux du Pléistocène, comme le Dodo et le Pigeon voyageur, ont réussi à survivre bien dans les temps historiques.
Reptiles: Comme pour les oiseaux, la grande histoire des reptiles de l'époque du Pléistocène a été l'extinction d'espèces surdimensionnées en Australie et en Nouvelle-Zélande, notamment le lézard géant Megalania (qui pesait jusqu'à deux tonnes) et la tortue géante Meiolania (qui "pesait" seulement) une demi-tonne). Comme leurs cousins du monde entier, ces reptiles géants étaient condamnés à une combinaison de changements climatiques et de prédation par les premiers humains.
L'époque pléistocène a vu l'extinction définitive du requin géant Megalodon, qui avait été le principal prédateur des océans pendant des millions d'années; sinon, cependant, ce fut une période relativement calme dans l'évolution des poissons, des requins et des mammifères marins. Un pinnipède notable qui est apparu sur la scène pendant le Pléistocène était Hydrodamalis (alias Steller's Sea Cow), un géant de 10 tonnes qui a disparu il y a seulement 200 ans.
Il n'y a eu aucune innovation végétale majeure à l'époque du Pléistocène; au contraire, au cours de ces deux millions d'années, les herbes et les arbres ont été à la merci de plongements intermittents et d'augmentation des températures. Comme lors des époques précédentes, les jungles tropicales et les forêts tropicales étaient confinées à l'équateur, avec des forêts de feuillus et de la toundra stérile et des prairies dominant les régions du nord et du sud..