Des de fa 2 Ma fins l’any 18000 abans de la nostra era
Durant el Plistocè és quan la Península Ibèrica adquirí la resta de trets geogràfics que li conferiran l'aspecte amb què la coneixem actualment. Des del punt de vista de la geodinàmica interna, a partir de finals del Pliocè, fa uns 2 Ma, començà un període de calma relativa, trencada puntualment per les erupcions volcàniques localitzades a la zona nord-oriental de Catalunya. Però, climàticament, és una època amb molta variabilitat. Després d'un temps de clima benigne, que es mantingué des de finals del Pliocè fins a mitjan Plistocè, des d'ara fa uns 900 000 anys tingueren lloc cinc glaciacions separades per intervals de clima més càlid, els anomenats interglacials (figura 17).
Durant les èpoques glacials la precipitació de neu superava la fusió estival, i any rere any, s'anaven acumulant grans quantitats de glaç en els casquets polars i a les zones amb relleus més elevats (figura 18). Mentre es mantenien les condicions glacials el volum d'aigua atrapada als casquets polars en forma de glaç provocava que el nivell de la mar davallés unes quantes desenes de metres per sota del nivell actual. Conseqüentment, els cursos d'aigua s'encaixaven fortament en el relleu i dipositaven, a les seves desembocadures, graves i arenes en forma de ventalls costers i deltes. A les zones més altes dels Pirineus es formaven circs i glaceres de vall, les quals acumulaven i transportaven blocs i fragments de roca a les seves morenes, al mateix temps que erosionaven els seus llits, conferint-los la típica secció en U de les valls d'origen glacial. A les àrees amb forts pendents properes a les glaceres, les zones anomenades periglacials, el procés iteratiu de congelació-fusió de l'aigua intersticial de les roques i de l'aigua retinguda en esquerdes i diàclasis en provocava la fragmentació mecànica i la conseqüent acumulació dels blocs i cairells als peus dels vessants en forma de tarteres i de cons de dipòsits de vessant molt característics.
Durant les èpoques interglacials, es fonia una gran part del glaç dels casquets polars, el nivell de la mar ascendia i els cursos d'aigua dipositaven els sediments que transportaven a les vores dels seus llits. Lluny de les àrees glacials, aquells canvis climàtics es reflectien en la formació de sòls i crostes carbonatades damunt dels sediments al·luvials i en l'acumulació periòdica de sediments fins com a loess, que eren transportats pel vent en forma de núvols de pols.
A les zones amb afloraments extensos de roques carbonàtiques, de conglomerats amb els còdols i el ciment carbonàtic o d'altres roques solubles en aigua o en àcid carbònic, es desenvolupaven processos de carstificació que donaren lloc a sistemes de cavernes, avencs i dolines. Algunes d'aquelles dolines van evolucionar cap a veritables àrees lacustres. A la sortida dels sistemes càrstics, les aigües saturades en carbonat càlcic sedimentaven i, en alguns casos, continuen sedimentant actualment, uns precipitats i incrustacions carbonàtiques, els travertins. Els canvis del nivell de base, juntament amb l'acció combinada de dissolució química i abrasió mecànica, provocaren que, en travessar zones constituïdes per carbonats, els cursos fluvials s'encaixessin en el relleu formant estrets i profunds congosts.
Així, durant el Plistocè, l'encaixament de la xarxa de drenatge anava generant uns buits potencials que tendien a reblir-se. La reiteració en el temps de tots els processos esmentats, conduí a la formació de terrasses i ventalls al•luvials esglaonats, a la incisió dels congosts fluvials, a la formació de plataformes d'abrasió marines, a l'establiment de la xarxa fluvial gairebé tal com la coneixem avui dia i, al capdavall, a la definició dels trets bàsics de l'escultura del paisatge actual.