晚更新世的气候由一个间冰期和冰期构成。早期为间冰期，时间为 130～75kaB. P. ，也称末次间冰期，在阿尔卑斯山地区称里斯-雨木间冰期; 在北欧叫埃姆间冰期; 在北美为桑加蒙间冰期; 在中国的东部称为庐山-大理间冰期。这个时期的气候特点是温暖湿润，海平面上升。晚期为冰期，时间为 75～10kaB. P. ，也称末次冰期，在阿尔卑斯山地区称雨木冰期; 在北欧叫魏克塞尔冰期; 在北美称威斯康星冰期; 在中国的东部称为大理冰期，或太白冰期; 在青藏高原称绒布寺冰期或珠穆朗玛冰期。这个时期气候极为寒冷，是第四纪时期最为寒冷的时期，山岳冰川发育，两极冰盖扩展，大量陆地被冰川覆盖，海平面急剧下降，动植物向低海拔或低纬度迁移，环境恶劣。
1. 末次间冰期
在经历了中更新世晚期的冰期气候之后，大约从 140 ～130ka B. P. 气候开始转暖，进入一个相对温暖湿润的气候期，当时全球平均年气温比现今高 2～3℃，相当深海沉积物氧同位素的第 5 阶段(MIS5)(图 11-16)。根据深海沉积物氧同位素的记录，这个时期由三个温暖阶段(MIS5a、c、e)和两个相对寒冷阶段(MIS5b、d)构成次一级的气候波动(图 11-20)。我国的黄土高原，在较强的夏季风作用下，气候温暖湿润，年均气温较现今高 3～4℃，降水多 300 ～400mm，达到了华北地区中南部的降水量，并出现了落叶阔叶森林植被。在温暖气候的影响下，形成第一层古土壤层(S1)。对 S1研究表明，黄土高原的末次间冰期气候也不稳定，存在次一级波动，其波动特点完全可以与深海沉积物氧同位素对比。对青藏高原西部古里雅冰心研究表明，MIS5a、c、e 三个暖峰的年均气温分别为 3℃、0. 9℃和 5℃。
在新疆和青藏高原，一些内陆湖泊出现高湖面，如艾丁湖、巴里坤湖、鄂陵湖、扎陵湖、青海湖、纳木错等，并且一些湖泊明显淡化，在青藏高原出现大湖期，说明这个时期降雨增加。夏季风向北推进到毛乌素沙漠。这个时期的沙漠-黄土的南界向北退缩了 225km，其北界向西北移动 200km。在中国的东部地区，发生小规模的海侵(白洋淀海侵、沧州海侵)。所以这个时期我国普遍处在温暖、湿润、落叶阔叶森林发育的环境中。
图 11-16 末次间冰期海陆气候对比(据安芷生等，1990，有修改)
2. 末次冰期
末次冰期是第四纪距今最近的一个持续时间比较长的冰期，历时约 6. 5 万年(75 ～10ka B. P. )，相当深海沉积物氧同位素的第 4、3、2 阶段。这个时期的气候非常寒冷，世界各地的高山地区冰川发育，海平面下降，在我国的黄土高原形成马兰黄土(L1)。这个时期气候不仅寒冷，而且存在剧烈的波动，形成多个次一级的气候旋回或气候期(表 11-9)。根据气候特点，末次冰期大体上可以划分为三个阶段，即早期的寒冷气候(MIS4)、中期的温暖气候(MIS3)和晚期的寒冷气候(MIS2)。
表 11-9 末次冰期气候期划分及其对比
在末次冰期，世界各地气温普遍下降，降水减少。据世界各地的资料，陆地上的降温幅度达 8 ～12℃，海水表面的降温幅度为 2 ～5℃。但在不同地区以及根据不同资料推算出来的降温值也不一样，在欧洲阿尔卑斯山地区和北美科罗拉多山地区，根据雪线推算出盛冰期(LGM)的温度大约降低 5℃; 在英格兰东部、北美中部和德国中部，根据古冻土苔原遗迹推算出盛冰期的降温为 9 ～10℃; 依据深海沉积物中有孔虫壳体的氧同位素推算出表层海水在冰盛期降温2. 3℃(平均); 在北大西洋和北太平洋，表层海水降温 8～10℃ ，而在某些海域降温甚至达到18℃ 。而且不同季节(夏季和冬季)降温的情况也不同，如我国南沙海域，在盛冰期表层海水温度与全新世相比，在夏季和冬季分别下降 0. 9 ～1. 8℃和 3. 3 ～7. 3℃，两者温差达 6℃。
在末次冰期，我国的气温大幅度下降(表 11-10)，如青藏高原西部从 MIS5a 到 MIS4 气温下降了12℃，气候带南移(图 11-17)。不仅气温下降，而且降水普遍减少，这与北非的情况恰好相反，北非在末次冰期降雨增多(雨期)，这主要是受赤道西风带的影响，而我国由于青藏高原而改变了降雨格局。在这个时期，全国出现两个降雨量剧烈减少中心，一是华北、东北两大平原以及冀北、辽西山地，降雨量不及现今的 30%，这是由于夏季风不能到达，又处在西风带最东部; 二是青藏高原，主体部分降雨量不及现代的 30% 甚至低于 20%。但也有两个相对降水丰富的中心，一是在长江-南岭之间，降水量可达现代的 80%～90%，这是因为这个地区处在多峰面活动地区; 二是在新疆的北部和西部，也可达现代的 80%，这是因为这个地区的西风气流活动频繁。
图 11-17 中国末次冰期气候略图(据曹伯勋，1988)
表 11-10 我国不同地区在末次冰期的降温值
在 45 ～25kaB. P. 期间，是末次冰期一个比较温暖的时期，对应于深海沉积物氧同位素的MIS3，其温暖湿润的程度达到了间冰期气候。在青藏高原，西南部的气温比现今高 3～4℃ ，草原/森林界线向北推移 400km，湖面比现今大 0. 5 ～8. 0 倍，降水量比现代增加 40% ～100%。青海湖湖区年降水量增加 79%，扎布取-拉果错和甜水海年降水量分别是现代的 3 倍和 5 倍，察尔汗盐湖比现今大 3 ～7 倍。在内蒙古地区，气温较现代高 2 ～3℃，巴丹吉林沙漠年降水量是现今的 2 ～7 倍。在我国的热带地区，也普遍升温且降水增多，东部热带地区，以湿热气候为特征，年均气温比现今高 1～2℃ 或 2～2. 5℃，年降水量比现今多 700mm 或 400～500mm;而西部热带地区以凉湿为主，年均气温与现今相似或约低 1. 5℃，年降水量比现今多 700mm。
在 25 ～15ka B. P. 期间，也称盛冰期，是末次冰期最为寒冷的时期，气温低、降水少，海平面低(最低比现在低 155m)。在该时期，我国的气候从北到南大体上可划分为寒带冰缘气候带、亚寒带气候带、寒温带气候带、暖温带气候带(图 11-17)。寒带冰缘气候带主要包括东北地区(含内蒙古东北部)和青藏高原，发育大片的多年冻土和冻土地貌，年均气温比现今低 6℃以上。亚寒带气候带主要包括新疆和河西走廊，发育不连续岛状冻土，暗针叶林下降到河谷区，年均气温比现今低 5 ～6℃。寒温带气候带包括北纬 40°到长江河谷以北地区，发育零星的冻土地貌，降温达 6℃以上。暖温带气候带主要包括长江河谷南北地带，受北方寒冷气候影响比较大，常绿叶林曾一度消失，年均气温比现今低约 5℃，黄土的南界曾达到这一地区的杭州-南昌-长沙一线。
在晚冰期，是一个气温逐渐回升的时期，向冰后期(全新世)过渡，冰川消融，但在该期间，气温也是在波动过程中逐渐升高的。根据多方面的资料，这个时期又可划分出不同的气候期来，其划分方案如下:
最老(早)仙女木期(Oldest Dryas): 13 ～12. 75ka B. P. ，寒冷气候
博令间冰阶(Blling): 12. 75a ～12. 35ka B. P. ，温暖气候
较老(中)仙女木期(Older Dryas): 12. 35 ～12. 15ka B. P. ，寒冷气候
阿勒罗德间冰阶(Allerd): 12. 15 ～11. 35ka B. P. ，温暖气候
新(晚)仙女木期(Younger Dryas): 11. 35 ～10. 25ka B. P. ，寒冷气候