התקופה הרביעית החלה לפני 1.8 מיליון שנה עם עידן קרח. מדענים רבים מתייחסים לתקופה כאל עידן היונקים, או לפעמים לעידן בני האדם מכיוון שהומינידים התפתחו יחד עם בעלי חיים אחרים מתקופת הרבעון. כל הצמחים ובעלי החיים הנראים כיום הם חלק מהתקופה הרביעית; עם זאת, ישנם גם בעלי חיים וצמחים שנכחדו שחיו על כדור הארץ במהלך הרבעון המוקדם.
שתי העידנים
התקופה הרביעית מחולקת לשתי תקופות עיקריות; ה"פליסטוקן "וה"הולוקן". תקופת הפלייסטוקן החלה לפני 1.8 מיליון שנה והסתיימה לפני 11,000 שנה, ואילו ההולוקן החל לפני 11,000 שנה ונמשך גם היום. לשתי העידנים שני הבדלים עיקריים: גיאוגרפיה ואקלים. למרות שמאפיינים אלה ממלאים תפקיד מרכזי בתמיכה בצומח ובעלי חיים, בעידן הפלייסטוקן היו כמה בעלי חיים ייחודיים שלא שרדו אל תוך ההולוקן. תקופת הפליסטוקן התאפיינה בסדרת תקופות הקרח שהתרחשו בתקופתה, בעוד שעד עידן ההולוקן היה אקלים חם יותר.
צמחים מתקופת הרבעון
למרות שיש הבדלים אקלימיים גדולים בין תקופת הפלייסטוקן לתקופות ההולוקן, חלק ניכר מחיי הצומח לא השתנו. בתקופת הפליסטוקן היו שני תנאי אקלים עיקריים: הקרחון והבין קרחוני. במהלך תקופת הקרחונים, כיסויי קרח גדולים כיסו חלקים גדולים של כדור הארץ, ואזורי טונדרה שכללו טחבים, גידולים, שיחים, חזזיות ועשבים נמוכים התרחבו. מפלס הים היה נמוך יותר בתקופות הקרח הללו. בתקופות בין-קרחוניות, או בתקופות שרוב הקרח נסוג, התרחבו יערות ויערות מחטניים. מפלס הים עלה שוב עם ירידת קרח הקרח.
הופעתם של יערות הגשם הטרופיים התרחשה במהלך תחילת תקופת ההולוקן. בית גידול זה אפשר לבעלי חיים וצמחים רבים לשגשג ולהתפתח. יערות מחטניים ונשירים שגשגו בתקופה זו, כמו גם שטחי עשב, שם רעה ופרח אוכלי עשב. יש מדענים שמציעים כי התפשטות שטחי הדשא תרמה להתפתחותם של בני האדם.
בעלי חיים מתקופת הרבעון
השינוי האקלימי בסוף הפליסטוקן מסמן גם שינוי בחיי בעלי החיים. רוב היונקים הגדולים של פליסטוקן נכחדו, ופתחו נישות רבות לבני דודיהם הקטנים יותר לגור ולשגשג. עם זאת, כמה ממגאפונה של פליסטוקן עדיין חולקים את כדור הארץ. הלוויתן הכחול, למשל, הוא שריד מהפלייסטוקן. כרישים לבנים גדולים, בני דודים רחוקים קטנים למגלודון של הפלייסטוקן באורך 50 מטר, ממשיכים להטיל אימה על האוקיאנוס.
חיות מתקופת הפליסטוקן
מגפונה, במיוחד יונקים גדולים, שגשגה בתקופת הפליסטוקן. כמה מיונקי הענק הידועים יותר מתקופת הפלייסטוקן כוללים ממותות צמר, מסטודונים, נמרים צברניים, דובי מערות ואיילים ענקיים. אוכלוסיית בעלי החיים הפליסטוקן בצפון אמריקה דמתה לאפריקה המודרנית, עם גמלים וממותות צמריות שנצודו על ידי חבילות של חתולי צבר ואריות ענק. סוסים אמיתיים שוטטו גם במישורים בצפון אמריקה, בונים ענקיים אכלסו נהרות וציפורים טרטורניות עם מוטות כנפיים באורך 25 מטר צדו את טרפם. כריש המגלודון הענק שיטט באוקיאנוסים, ציד לווייתנים ושאר חיות ענק. למעט סוסים ולווייתנים, כל בעלי החיים הללו נכחדו כאשר האקלים של כדור הארץ התמקם בתבניתו המודרנית. סוסים נכחדו בצפון אמריקה אך שרדו במקומות אחרים והוכנסו מחדש לצפון אמריקה על ידי האירופים.
ישנן שתי אסכולות עיקריות מדוע נכחדו חיות היבשה הענקיות: "צמרמורת יתר" ו"הרוג יתר על המידה ". מדענים ש הירשם להשערת "צמרמורת יתר" אמור שכל בעלי החיים הגדולים נעלמו מכיוון שלא הצליחו לעמוד בקצב האקלים שינויים. ניתן ליישם השערה זו על הכחדתם של בעלי חיים אחרים, כולל המגלודון. מדענים התומכים בהשערת "הרס יתר על המידה" סבורים כי הומינואידים, אבותינו, צדו את רוב חיות היבשה להכחדה. עדות להרג יתר כוללת ערימות גדולות של עצמות עם נקודות חנית שבורות וכלי נשק אחרים.
חיות מתקופת השואה
כל בעלי החיים שנראים כיום קשורים למינים מתקופת הפליסטוקן. החל מפילים ונמרים ועד כרישים לבנים גדולים ודולפינים, בעלי חיים מתקופת הרבעון חולקים יחסים גנטיים לעמיתיהם הגדולים יותר שהיו קיימים במהלך הפלייסטוקן. עליית הטמפרטורה והיציבות היחסית של האקלים ההולוקן אפשרו גם להתפתח יערות גשם טרופיים וממוזגים, יערות נשירים ומחטניים וכן כיפות קרח ומדבריות. מגוון המערכות האקולוגיות בתקופת ההולוקן תומך במגוון מדהים של חיים.