第四纪的最早的一个世，始于距今2到3百万年时，一直持续到全新世开始之前，即大约距今1万年的时候。这个名称（意思是很新）是在1839年查尔斯·莱尔爵士引进的。更新世是大陆冰川广泛分布，覆盖了30％的陆地的时代。在北美洲冰期的高峰时期，巨大的冰盖覆盖了整个加拿大，并向南达到密苏里州的圣路易斯。类似的冰川从斯堪的那维亚向南推进，覆盖了不列颠东部，冰从苏格兰覆盖到爱尔兰北部。在欧洲，冰达到法国南部、德国和波兰的中部。另一些地方，在喜马拉雅山、安第斯山、苏联的一些山脉、新西兰、北美的落基山和海岸山脉以及在东非的赤道地区，高山冰川都延伸到比现在低得多的地方。在现今没有冰的澳大利亚东南部和新几内亚的一些山上也发现了冰川。更新世冰川的精确范围现在还不清楚，不过有可能它差不多覆盖了3400万平方公里，约占地球陆地表面的五分之一。其中包括南极洲的1300万平方公里，欧亚大陆的大约325万平方公里和格陵兰的200万平方公里。现在，冰川覆盖的面积还不到1600万平方公里，大部分分布在格陵兰和南极洲。更新世并不是一个单个的延续的冰川时期，而是至少有四个相对短的冰期的复冰期，即内布拉斯加冰期（最老的）、堪萨斯冰期、伊利诺伊冰期和威斯康星冰期，它们都已经在命名的州中识别出来。欧洲的相应的冰期包括（从老到新）：贡兹冰期、民德冰期、里斯冰期和玉木冰期。这些冰期被比较温暖的长得多的间冰期分开，在间冰期期间冰发生消退。
在美国三个间冰期（从最老到最新）称之为桑加蒙间冰期、亚茅斯间冰
期和阿夫顿间冰期，它们都已经作了描述。在欧洲，相应的间冰期（从最老到最新）是贡兹-民德间冰期、民德-里斯间冰期和里斯-玉木间冰期。更新世所经历的时间还不清楚，不过冰期可能在2万年前达到最大，而在加拿大可能在距今6000年时结束。有些地质学家认为全新世是一个间冰期，而更新世则无间断地延续到今天。
冰的范围能够用沉积物的类型和冰川产生的景观来证明。更新世的杂砾岩和冰水沉积在芬兰、斯堪的那维亚、俄罗斯、波兰、德国北部和不列颠群岛出现。阿尔卑斯和其他欧洲山脉表现出冰川剥蚀作用的影响，而沿地中海的海阶则揭示了冰川对海平面的影响。广泛分布的更新世冰川在喜马拉雅、高加索山和亚洲的另一些大山脉是清晰可见的，而人们认为冰盖曾覆盖了西伯利亚北部的某些部分。在北美洲，更新世的开始以第一次大陆冰川的前进为标志，它最后覆盖了这个大陆的大约1250万平方公里的面积。冰川发育的区域包括格陵兰、纽芬兰和加拿大。冰几乎前进到密西西比谷的俄亥俄河口，而冰川沉积物则向南达到密苏里和俄亥俄河。这个区域的许多地方是湖区、丘陵地貌和贫瘠的汇水凹地。多数土壤已被冰川剥蚀掉了，裸露着已被前进的冰擦蚀和磨蚀的基岩。消融的冰川所沉积的沉积物形成各种形态，例如冰碛、鼓丘、蛇丘、冰碛阜、冰水沉积平原和称为冰漂砾的巨大漂砾。由加拿大东部和新英格兰除掉的土壤，搬运到南面，沉积在陆上或海洋中。纽约州的长岛几乎完全由消融的冰川沉积物构成。在冰期中，由于从大陆上流回大洋的水减少，海平面降低。但是当冰期的冰川消融，允许溶化出的水回到海洋时，海平面便升高。岸线波动也由于陆地升高或沉陷而造成。冰的巨大重量使活动的地壳发生缓慢沉陷，随后由于冰川消融，重载被除去，允许地壳呈现相对平衡。这种在冰川区常见的运动，在斯堪的那维亚和芬兰得到了最好的证明。类似的隆起的证据可以在大湖区和尚普兰湖观察到，那里原来岸线是水平的，现在升高并倾斜了，由此得知最大的隆起在北边。
更新世冰盖在某些地区导致河道和流域范围的重大变化。当冰消融的时候，在通常情况下河谷沿冰流的方向排列。冰也凿蚀出长而窄的线状凹陷槽，后来它们被水填满成为湖泊。纽约州的芬格湖，明尼苏达州与加拿大北部的无数小湖就是以这种方式形成的。在最后的大冰盖消融时期也形成一些大湖（指威斯康星冰芾）。它们是流域的变化和部分由于冰川侵蚀形成的低凹地蓄水而造成的。现在已经消失的阿加西湖是更新世北美最大的湖泊，它曾经占据了明尼苏达州、北达科他州和马尼托巴省的部分地区。这些地区的肥沃土壤便来自这些古湖泊中沉积的沉积物。邦纳维尔湖是美国西部的一个类似的冰期湖泊，是由冰川伴生的气候变化导致的降雨造成的。犹他州的大盐湖是这个巨大的更新世湖泊的一个小的含盐残留体。在美国和加拿大西部的山脉地区内也有广泛分布的冰川。大型山谷冰川在雕蚀出蒂顿岭、内华达山脉、落基山、喀斯喀特山脉和海岸山脉的壮丽景色方面起着重要作用。向南到亚利桑那州和加利福尼亚州南部都可见到高山冰川的证据。虽然更新世冰期的根本原因现在还不完全清楚，但与下列一个或几个方面有关的一些解释已经提出：（1）太阳辐射的变化；（2）大气圈成分的变化，（3）地球磁极地理位置的移动，（4）大陆高程的变化，（5）大陆相对于大洋盆地的位置移动，和（6）大洋和大气圈环流都发生巨大变化。
更新世也是多火山活动的一个时期，造成了喀斯喀特山脉的许多火山。
在亚利桑那州、科罗拉多州、加利福尼亚州、新墨西哥州、犹他州、内华达州、华盛顿州、俄勒冈州、爱达荷州、以及加拿大和墨西哥都可以见到许多火山渣锥、熔岩流和别的剧烈的火成喷发活动的证据。
气候的波动、造山活动以及冰盖的前进与消退都深刻地影响了更新世的生物。许多植物和动物都能够迁移或者适应气候的变化，但是另外一些则不能这样，于是便消亡匿迹。许多大型动物曾居住在欧洲和北美洲；对这些动物和其他一些冰期动物，都已在新生代条目下讨论过了。虽然一些类人的灵长目动物早在更新世最早一期冰期之前的晚第三纪就已发展起来，但是，可能直到早更新世，即距今1到2百万年间，真正的人还没有出现。人可能经历了相对较快的形体与智力的进化，在欧洲、亚洲和非洲的更新世沉积物中已经发现了人类制造的器具和骨骼遗体。有些这类物件与消亡了的冰期动物遗体，例如多毛的猛犸象，一起出现。参见FossilMan［人化石］条。
更新世PleistoceneEpoch
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