Durante i 2,5 milioni di anni del Pleistocene, numerosi ghiacciai, o progressi significativi delle calotte glaciali continentali, in Nord America e in Europa, si sono verificati ad intervalli di circa 40.000-100.000 anni. I lunghi periodi glaciali erano separati da interglaciali più temperati e più brevi.
Durante le interglaciali, come quella attuale, il clima si scalda e la tundra retrocede in polewards seguendo le calotte glaciali. Le foreste ritornano in aree che un tempo sostenevano la vegetazione della tundra. Gli interglaciali sono identificati sulla terra o nei mari epicontinentali poco profondi dalla loro paleontologia. Resti floreali e faunistici di specie che puntano al clima temperato e che indicano un’età specifica sono utilizzati per identificare particolari interglaciali. Comunemente usati sono specie di mammiferi e molluschi, polline e macro-resti vegetali (semi e frutti). Tuttavia, molti altri resti fossili possono essere utili: insetti, ostracodi, foraminiferi, diatomee, ecc. Recentemente, le carote di ghiaccio e i nuclei di sedimenti oceanici forniscono prove più quantitative e accuratamente datate per le temperature e i volumi totali di ghiaccio.
Interglaciali e glaciali coincidono con cambiamenti ciclici nell’orbita terrestre. Tre variazioni orbitali contribuiscono agli interglaciali. Il primo è un cambiamento nell’orbita della Terra attorno al sole, o eccentricità. Il secondo è uno spostamento dell’inclinazione dell’asse terrestre, o obliquità. Il terzo è il movimento oscillante dell’asse terrestre, o precessione.
Nell’emisfero australe, le estati più calde si verificano quando la metà inferiore della Terra è inclinata verso il sole e il pianeta è più vicino al sole nella sua orbita ellittica. Le estati più fresche si verificano quando la Terra è più lontana dal sole durante l’estate dell’emisfero australe. Tali effetti sono più pronunciati quando l’eccentricità dell’orbita è grande. Quando l’obliquità è grande, i cambiamenti stagionali sono più estremi.
Gli interglaciali sono uno strumento utile per la mappatura geologica e per gli antropologi, in quanto possono essere utilizzati come metodo di datazione per i fossili di ominidi.
Brevi periodi di clima più mite che si sono verificati durante l’ultimo glaciale sono chiamati interstadials. La maggior parte, ma non tutti, interstadials sono più brevi di interglaciali. I climi interstadiali potrebbero essere stati relativamente caldi, ma non necessariamente. Poiché i periodi più freddi (stadi) sono stati spesso molto secchi, periodi più umidi (non necessariamente più caldi) sono stati registrati nel record sedimentario come interstadials pure.
Il rapporto isotopico dell’ossigeno ottenuto dai campioni di nucleo di sedimenti marini, un proxy per la temperatura media globale, è un’importante fonte di informazioni sui cambiamenti nel clima della terra.
Un ottimale interglaciale, o ottimale climatico di un interglaciale, è il periodo all’interno di un interglaciale che ha sperimentato il clima più “favorevole” e spesso si verifica durante la metà di quell’interglaciale. L’optimum climatico di un interglaciale segue ed è seguito da fasi all’interno dello stesso interglaciale che hanno sperimentato un clima meno favorevole (ma ancora un clima “migliore” di quello durante i glaciali precedenti/successivi). Durante un optimum interglaciale, i livelli del mare salgono ai loro valori più alti, ma non necessariamente esattamente nello stesso momento dell’optimum climatico.