這時，在南半球有著廣闊的冰蓋，而北半球卻沒有。但是，大約400萬年前，阿拉斯加與東西伯利亞相連，關閉了北冰洋海盆，北冰洋裏開始形成大量的冰塊。這時，人類的祖先——用兩條腿直立行走的靈長類動物，開始出現在非洲大陸上。現在還沒有完全搞清楚，為什麼北半球冰的形成花了那麼長的時間。有人認為，這與南北美大陸之間的中美地峽的最終關閉有關。
大約300萬年前，加勒比海巨大的板塊運動導致巴拿馬地峽抬升，關閉了南北美大陸之間的通道。因此，灣流加強了，更多的暖水流向北方，高緯度地區的降雨也顯著增加。連接南北美的陸地造成的障礙也阻止了海洋物種在太平洋與大西洋之間的遷移。隨著各個海盆變得越來越獨立，海洋開始演化出各自不同的生物區係。因為太平洋比大西洋更古老，所以它擁有更豐富多彩的生物物種。
從那時起，隨著地球在廣泛的冰期寒冷和間冰期的溫暖間循環，地球的氣候將發生一起一伏的交替。在嚴寒的冰期裏，空氣和水體的溫度寒冷，廣闊的陸地地區被厚厚的冰雪覆蓋著，海平麵下降。岩石的遺跡和摩擦痕跡表明，北半球的大部分地區經常覆蓋著冰塊。在冰期的鼎盛時期，全球的氣溫比現的氣溫要低5℃(9°F)，2公裏厚的冰層覆蓋著1／3的地球表麵，世界上有一半的海洋被冰山覆蓋。隨著海平麵的急劇下降，更多的陸地暴露出來，海岸線向海洋推進了16公裏。河流沿著暴露出來的陸地邊緣，衝蝕出深深的河穀和峽穀，熱帶地區收縮到幾乎接近赤道。海洋和陸地上的生物都遷移到了足夠溫暖的地區。
在間冰期，空氣和海洋是溫暖的，冰雪融化，海平麵上升，海洋開始擴張。陸地被海水淹沒，海岸線向內陸推移，河口充滿了沉積物，冰川開始退卻。陸地上冰蓋的溶解使得陸地明顯地反彈了：冰川巨大的重量壓迫著地殼，當冰消融後，地殼慢慢地回升。目前，北半球曾經被冰川所覆蓋的地區仍然以每年幾厘米的速率抬升著。因為大氣和海洋溫度的上升，喜溫的海洋和陸地生物向南北半球的高緯度地區擴散。熱帶地區擴張，寒冷的地區變小了。珊瑚礁繁衍著，沉積了厚厚的石灰岩。大約125000年前在一個溫暖而高海麵的時期，佛羅裏達的正南麵形成了一個長長的、月牙形的珊瑚礁。後來，在下一個冰期裏海平麵下降後，這一向西彎曲的珊瑚礁就形成了一係列的島嶼，現在稱為佛羅裏達暗礁。
在新生代後期，全球的溫度經曆了30次主要的波動以及次數更多的微小的變化。地球上的洋流、海平麵、氣候和生物的分布都隨著全球的冰期變化而起伏。
最近，一個研究小組模擬了大約18000年前，冰川最後一次覆蓋陸地時的全球氣候。他們使用了所有可用的數據，包括來自冰芯及深海沉積物岩芯的數據，有孔蟲外殼的氧同位素比率和計算機模擬技術。從他們的結果中可以看出：厚厚的冰蓋覆蓋了北半球的大部分地區，並一直擴展到南極洲附近，海平麵比現在低了將近85米(大約275英尺)，許多的森林變成了草地和沙漠；海洋普遍比現在冷，可能低2℃～3℃，洋流比溫暖時期的強大。
幾十年來，科學家們都試圖解釋新生代即將結束時地球氣候的上下反複。目前，最為廣泛接受的理論是天文學家米蘭科維奇提出的。他推測，地球軌道和旋轉的變化可能導致，地球所接收的陽光的總量發生周期性的變化，結果使新生代的溫度產生波動。其他的一些因素，如大陸和洋流的結構改變、造山運動、地球反射率的變化以及大氣中的二氧化碳含量，也被認為在控製地球的氣候改變中起了一定的作用。
在最後一次冰期結束時，大約15000年前，隨著氣候變暖，地球從冰封中蘇醒過來。海洋的溫度在增加，海平麵也以每年8毫米的速率上升著。海洋中的環流逐漸減慢，喜溫生物又開始擴展它們的領地。大約5000年前，海平麵的上升速率減慢到了每年1～2毫米，地球氣候繼續變暖。到了本世紀，地球的變暖還在繼續——有人還會說，氣候正以一種不正常的速率變暖著。大氣中仍然包含21％的氧氣和78％的氮氣，但二氧化碳的量增加著，使地球的溫度增高。目前，最嚴重的環境爭議之一就是全球變暖，這也可能是人類對地球最具戲劇性的影響。1998年是有史以來最溫暖的一年；有人認為，創記錄的溫暖導致了1997年災難性的厄爾尼諾現象和1998年嚴重的颶風季節。地球還會繼續變暖嗎?海平麵還會繼續上升嗎?或者像從前一樣，現在的溫暖還會轉變到寒冷，地球還會再次被拋進嚴寒嗎?時間將說明一切。
在這個故事結束時，地球和海洋仍在發生著變化。板塊運動繼續移動著大陸，抬升著山脈，擴大或縮小著海盆。大西洋還在擴展，而偉大的世界大洋“泛古洋”的遺跡——太平洋卻在縮小；地中海正在變小，而一條新的裂縫已經撕開非洲大陸，並將形成一個新的海盆。火山仍在陸地上和海底噴發著，島嶼形成，又被侵蝕著。誕生了幾百萬年的各種各樣的海洋生物仍在海洋中繁衍著。一些產生於古生代的生物在海洋中繁殖起來，而另一些則在過去的幾百萬年中消失了。人類的影響可能改變生物的進化路線。汙染、過度捕撈、外來物種的引進、毀滅性的捕撈技術、海岸發展以及其他的一些人類活動，威脅著海洋和海洋生命的健康和生存。那些過去曾經經曆了幾次大災難事件而生存下來的生物，可能會因為人類的放任和疏忽而很快在地球上失去蹤影。地球上生命的進程，似乎是一係列長時間漸進的演化和間隔的快速的大滅絕事件構成的。下一次生物大災難是否將由人類促成，而不是小行星和隕石的撞擊呢?