약 200만 년 전부터 현재까지의 시대를 말한다. 홍적세(洪積世:플라이스토세)와 충적세(沖積世:홀로세)로 나뉜다.
【빙하시대】 홍적세는 세계적으로 기후가 한랭한 시기이며, 고위도지방이나 높은 산악지역에는 빙하가 발달되어 빙하시대라고도 한다. 빙하시대는 빙하 특유의 지형이나 퇴적물의 존재, 또는 한랭한 기후에서 자랐던 고식물화석으로 알 수 있는데, 유럽의 알프스 지역을 조사한 결과 4차례의 빙하 확장기가 있었던 것으로 밝혀졌다. 오래된 것부터 귄츠빙기 ·민델빙기 ·리스빙기 ·뷔름빙기라고 한다. 또한 귄츠빙기 이전에도 한차례의 한랭한 기후가 있었는데 이를 도나우빙기라고 부른다. 이처럼 홍적세에는 4~5회의 빙기와 이들 사이에 기후가 온난해진 간빙기(間氷期)가 3~4번 있었다.
【기후의 변화】 충적세는 후빙기(後氷期)라고도 하며 홍적세의 마지막 빙기인 뷔름빙기가 끝나서 기후가 온난해진 현재까지를 말한다. 이러한 기후변화는 지구 해수면의 높이에 큰 변화를 가져왔다. 홍적세의 빙하가 최고조에 달하였을 때에는 육지의 30 %가 빙하로 덮였을 것으로 추정되는데, 그 얼음이 녹아서 해수면의 높이가 약 100 m나 올라갔다. 현재도 지구상에 존재하는 빙하가 모두 녹아서 그 물이 바다로 들어간다면 해수면은 지금보다도 50∼60 m는 높아질 것으로 보인다. 이와 같이 빙하의 증대 및 쇠퇴에 따라 나타나는 해수면의 변화를 빙하성 해수면변동이라고 한다. 이러한 해수면변동과 그에 따른 기후변화는 각지에서 해안평야와 단구(段丘)를 형성하였다. 또한 환태평양화산대의 대표적인 화산들이 대부분 제4기에 이르러 형성되었다.
【인류의 발전】 제4기는 인류가 크게 발전한 시대로, 인류의 시대라고도 한다. 현재 가장 오래된 인류로 알려진 것은 홍적세 초기에 살았던 오스트랄로피테쿠스라는 원인(猿人)이다. 이들은 돌이나 뼈로 도구를 만들어 사용하였다. 홍적세 중기의 직립원인(直立猿人) ·북경원인(北京原人) 등은 이미 불을 사용한 흔적이 있다. 홍적세 후기에는 네안데르탈인과 같은 구인(舊人)이 출현했고, 이어서 크로마뇽인과 같은 신인(新人)이 나타났다. 특히 현대인과 같은 호모사피엔스(Homo sapiens)에 속하는 크로마뇽인은 동굴 벽에 매머드 같은 동물 그림을 남긴 것으로 보아, 석기 등의 도구를 사용하여 큰 동물을 사냥하며 생활하였음을 알 수 있다. 홍적세의 인류가 사용한 석기는 대부분 돌을 깨뜨려 만든 이른바 구석기(舊石器)이지만, 충적세에 이르러서는 돌을 갈아서 만든 신석기(新石器) ·토기, 이어서 청동기(靑銅器) 등을 사용하게 되었다. 이처럼 인류는 도구를 발전시키며 제4기의 혹독한 자연환경 속에서 대자연과 투쟁하면서 점차로 발전하였다. 지질시대로서의 제4기는 제3기나 그 밖의 지질시대에 비하여 그 시간이 극히 짧다. 그럼에도 제4기가 중요한 이유는 현재와 가장 가까운 지질시대이며, 지금의 자연환경이 이 시대에 형성되었고, 인류가 진화 ·발전하였기 때문이다.
【한국의 제4기】 한국은 제주를 비롯하여 백두산 ·울릉도 ·독도 등을 연결하는 선에서 맹렬한 화산활동이 있었고, 군데군데 지각의 약한 부분을 따라 마그마가 분출되어 화산암체가 생겼다. 특히 해수면의 상승으로 그전까지는 육지였던 곳이 바다로 바뀌었는데, 황해의 대부분과 대한해협은 이 때에 생겨 한국과 중국, 일본이 바다로 갈라지게 되었다. 또한 해수면의 변동으로 단구가 만들어졌다. 한국인의 선조는 이러한 단구의 가장자리에서 샘을 파고 음료수를 얻었고, 화산재로 된 토양을 갈아서 농작물을 경작하였다. 오늘날에도 단구 ·선상지(扇狀地) 또는 평탄한 충적지에 건물을 세우고 농사를 지으며 생활하고 있다. 이처럼 제4기라는 지질시대는 우리의 생활과 밀접하다.
플라이스토세·갱신세(更新世)·최신세(最新世)라고도 한다. 지금으로부터 약 200만 년 전에 시작되어 약 1만 년에 끝났으며, 이 세 기간 중에 4회 또는 6회의 빙기(氷期)와 이들 사이에 간빙기(間氷期)가 있었으며, 따라서 이 세를 대빙하기라고도 한다. 빙기에는 남·북반구의 고위도지방이나 저위도지방의 높은 산악지대에 많은 얼음층이 쌓였던 까닭에 해수면이 하강하였으며, 간빙기에는 반대현상이 일어났다. 그 때문에 지구상의 동식물계에 많은 영향을 주었다. 화산활동이 뚜렷하게 나타났으며 인류의 조상이 나타나기도 한 시대이다. 한국의 각처에 발달하는 하안단구층(河岸段丘層)은 이 시기의 지층에 해당되며 제주도의 사구층이나 고산지층은 이에 해당된다.
홀로세(Holocene Epoch)·현세(現世)라고도 한다. 주(主)뷔름아빙기(亞氷期) 후 기후는 한온(寒溫)의 작은 기복을 되풀이하면서 차차 따뜻해졌다. 전에 대륙빙하로 덮여 있던 지역에서 최후의 툰드라상(相)이 개림지상(開林地相)으로 변한 오늘날로부터 약 1만 300년 전이 홍적세와 충적세의 경계가 된다. 충적세에 들어와서 기후는 더욱 더워졌으며, 그에 따라 융빙(融氷) 때문에 해면이 상승했다. 충적세 중기가 해면상승의 극한이다. 그 이후에는 작은 기복을 나타내면서 기후가 냉량하게 되어 갔고, 해면도 강하했다. 이 해면변화에 대응해서 현세의 충적층은 해진의 이질층(泥質層)과 그 위아래의 사질층(砂質層)의 3부분으로 나뉜다. 인류는 충적세 초기에 농경을 시작했으며, 그뒤 급격히 문화를 발달시켜 나갔다.