第四纪是新生代最新的一个纪，包括更新世和全新世。它从约260万年前开始，一直延续。第四纪期间生物界已进化到现代面貌，灵长目中完成了从猿到人的进化。
第四纪这个名称最早是意大利地质学家乔万尼·阿尔杜伊诺于1759年研究波河河谷沉积情况时提出的。1829年，法国地质学家儒勒·迪斯努瓦耶引用了这个定义。他在研究塞纳河低地的沉积层时发现了一层比新近纪更新的岩层。这个岩层一直延伸到地表。
第四纪地层的划分主要依据沉积物的岩石性质及地质年龄。第四纪沉积物分布极广，除岩石裸露的陡峻山坡外，全球几乎到处被沉积物覆盖。它们形成较晚，大多未胶结，保存比较完整。第四纪沉积主要有冰川沉积、河流沉积、湖相沉积、风成沉积、洞穴沉积和海相沉积等。其次为冰水沉积、残积、坡积、洪积、生物沉积和火山沉积等。第四纪沉积富集了各种砂矿、盐湖化学沉积、泥炭和少量褐煤。世界上一些重要的稀有金属多来自滨海和河流沉积中的第四纪砂矿，如沙金矿、钴镍铬砂矿、锡钨砂矿、金刚石砂矿等。中国盐湖中锂和硼的蕴藏量居世界首位。
第四纪里板块运动小于100千米，因此可以被忽略。但气候不断变化，冰河期与间冰期交换。在冰川期中冰川可以一直延伸到纬度40度的地方。第四纪时，地球气候出现过多次冷暖变化，240万年以来至少经历了24个气候旋回。晚新生代冰期开始于距今1400～1100万年前，但在第四纪才出现冰期和间冰期的明显交替。冰期极盛时，北半球高纬地区形成大陆冰盖，格陵兰冰盖覆盖了格陵兰和冰岛，劳伦大冰盖掩埋了整个加拿大，并向南延伸至纽约、辛辛那提一带。欧洲将近一半被斯堪的纳维亚冰盖覆盖。西伯利亚冰盖则占据了西伯利亚北部地区。
中国地理学家竺可桢指出，第四纪欧洲和北美洲北部经历了四个冰河期和四个间冰期：第一冰河期距今30万年至27万年；第二冰河期距今20万年至18万年；第三冰河期距今13万年至10万年；第四冰河期距今6万5千年至1万5千年。
在第四纪只有很少新的动物种类产生。海生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、小型有孔虫、六射珊瑚等占主要地位。陆生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、介形类为主。其它脊椎动物中真骨鱼类和鸟类继续繁盛，两栖类和爬行类变化不大。
高等陆生植物的面貌在第四纪中期以后已与现代基本一致。由于冰期和间冰期的交替变化，逐渐形成寒带、温带、亚热带和热带植物群。微体和超微的浮游钙藻对海相地层的划分与对比仍十分重要。
哺乳动物在第四纪期间的进化主要表现在属种而不是大的类别更新上。第四纪前一阶段--更新世早期哺乳类仍以偶蹄类、长鼻类与新食肉类等的繁盛、发展为特征，与第三纪的区别在于出现了真象、真马、真牛。更新世末期，在北半球有不少哺乳动物的一些类别和不少属种相继衰亡或灭绝。剑齿虎、猛犸、乳齿象、雕齿兽灭绝，马科、骆驼科在北美洲灭绝。到了第四纪的后一阶段--全新世，哺乳动物的面貌已和现代基本一致。
第四纪是人类出世并迅速发展时代。人类的发展经历了以下主要阶段：
早期猿人阶段（210万年-170万年前）：能人在东非坦桑尼亚出现，巫山人（210万年前）、元谋人（170万年前）在中国三峡--横断山脉地区出现，这可能是早期的直立猿人；
晚期猿人阶段（110万年前）：直立猿人从非洲向欧洲扩散。在中国，元谋人向北扩散，越过秦岭，成为陕西蓝田发现的蓝田人（距今110万年左右）并抵达BJ，成为BJ猿人；另有一支沿长江向东扩散，抵达南京，成为南京猿人。最着名的代表是蓝田人、京猿人和爪哇猿人；