Geologisch tijdvak lopend van 2.580.000 tot 11.650 jaar geleden, gekenmerkt door opeenvolgende ijstijden, met grote invloed op de evolutie van recente homininen-soorten in Europa en noordelijk Azië
Het Pleistoceen kende tientallen koudeperiodes (glacialen), afgewisseld door warmere intervallen. De glaciale maxima vielen aanvankelijk ongeveer elke 40.000 jaar, later verlengde de cyclus naar elke 100.000 jaar. Met name de laatste drie ijstijden, vanaf 470.000 jaar geleden, achtereenvolgens het Elster-, Riss- en Weichselglaciaal, zijn voor de evolutie van de mens belangrijk geweest. De Weichsel-ijstijd eindigde 11.650 jaar geleden en dit markeert de overgang naar het Holoceen.
Tijdens de Pleistocene ijstijden leefden Homo erectus, Heidelbergmens, neanderthaler, Denisova-mens en later ook Homo sapiens in Europa en werden dus blootgesteld aan hevige koude. De beheersing van het vuur dateert pas van 300-400 ka BP. De stressvolle omstandigheden hebben geleid tot versnelde evolutie, wat goed te zien is aan de fossielen van de neanderthaler. Verschillende skelet-kenmerken wijzen op koude-adaptatie (robuuste lichaamsbouw, lage crurale en brachiale index, platte neus).
Het Pleistoceen was ook de periode van grootschalige migraties vanuit Afrika. We kennen Homo erectus-fossielen buiten Afrika vanaf halverwege het Pleistoceen (1,8 miljoen jaar oud, Georgië) en latere fossielen van verschillende plaatsen in Azië. Later migreerden ook de Heidelbergmens en H. sapiens vanuit Afrika.
Het einde van het Pleistoceen wordt gekenmerkt door de extinctie van veel grote, koude-aangepaste dieren (megafauna zoals wolharige neushoorn, mammoet, reuzenhert en Shasta-grondluiaard), deels onder invloed van de klimaatverandering maar mogelijk ook vanwege bejaging door de mens.
Het Pleistoceen valt voor een groot deel samen met het Paleolithicum, de oude steentijd, waarin de homininen (te beginnen met de Oldowaanse cultuur van Homo habilis, 2,6 miljoen jaar geleden in Afrika) stenen werktuigen begonnen te maken.
