اقلیم بیشتر مدیترانه‌ای ایران با سامانه‌های پرفشار سیبری مرتفع، فرورفتگی‌های غربی و بادهای موسمی جنوب غربی کنترل می‌شود. در گذشته، مکان‌ها و شدت این سیستم‌ها تغییر کرده و باعث تغییر اقلیم شده و بر تکامل طبیعی -در این کشورِ از نظر اکولوژیکی متنوع -اثر گذاشته و می‌گذارد. به‌تازگی شواهد جدیدی برای تغییرات اقلیمی کواترنر در ایران ارائه شده است. استنتاج‌ها در مورد دیرینه اقلیم عمدتاً بر اساس شواهد «زمین‌ریختی» (ژئومورفیک) و اخیراً نیز بر اساس تحقیقات چینه‌شناسی از جمله سن سوبات بوده است. در شمال و غرب ایران، اقلیم بین شرایط اقلیمی خشک و سرد در نوسان است و شرایط مرطوب و گرم در دوران بین یخبندان تغییر می‌کند. رسوبات دریاچه و رسوبات لس نیز نشان‌دهنده افزایش رطوبت در طول دوره‌های آخر و ماقبل آخر یخبندان است. رشد ورقه‌های یخی از 33هزار سال پیش آغاز شد و حداکثر پوشش آن بین 26هزار و پانصد سال تا 19 هزار سال پیش بود؛ زمانی که یخ‌زدایی در نیمکره شمالی آغاز شد، باعث افزایش ناگهانی سطح آب دریا شد. کاهش ورقه یخی غرب قطب جنوب بین 14 تا 15هزار سال پیش رخ داد که با شواهدی مبنی بر افزایش ناگهانی سطح دریا در حدود 14هزار و پانصد سال پیش مطابقت دارد.
در غرب ایران، دریاهای جوان و هولوسن پایین به احتمال زیاد با شرایط آب و هوایی خشک مشخص ‌می‌شوند. میانگین دمای کره زمین در حدود 21 هزار سال پیش حدود 6 درجه سانتی‌گراد سردتر از امروز بود. طبق گزارش سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده یخ‌های دائمی تابستانی حدود 8 درصد از سطح زمین و 25 درصد از سطح خشکی‌های زمین را در طول آخرین عصر یخبندان پوشانده بود و سطح دریا حدود 125 متر پائین‌تر از امروز بوده است.
تخمین زده ‌می‌شود که بزرگترین یخچال طبیعی ایران، سرچال در علم کوه در غرب البرز مرکزی، حدود پنجاه سال قبل 7 کیلومتر طول داشته و بیشتر سطح آن به طور کامل با بقایای سنگی پوشیده شده بود. در شرق رشته‌کوه البرز، دو یخچال کوچک در بلندترین قله ایران قرار دارد.

در دوره پلیستوسن، یخبندان در ایران بسیار گسترده‌تر بوده است. در آن زمان خط برف اقلیمی 600 تا 1100 متر پائین‌تر از سطح فعلی بود. تصور ‌می‌شود ساختار دما مشابه باشد با این تفاوت که میانگین دما 4 تا 5 درجه سانتی‌گراد کمتر و نسبت بارندگی به تبخیر بیش از امروز بوده است.
بررسی دیرینه‌اقلیمی توالی‌های لس- دیرینه خاک‌ها ( پالئوسول) از شمال ایران برای درک تغییرات گذشته در منطقه‌ای بسیار حساس به تغییرات بارندگی و در امتداد مسیرهای بالقوه مهاجرت انسان‌های گذشته مهم است. ترکیب‌های کربن و اکسیژن برای مطالعه دینامیک باد و آب‌اقلیم گذشته امکان بازسازی تغییرات اقلیمی اواخر پلیستوسن-هولوسن را در این منطقه نشان می‌دهد.
عصر یخبندان (پله ایستوسن) از 2.6 میلیون سال پیش آغاز شد و تا حدود 12 هزار سال پیش ادامه داشت. در طول این مدت، آب و هوای زمین به طور مکرر بین دوره‌های بسیار سرد، که در طی آن یخچال‌ها بخش‌های بزرگی از جهان را پوشانده بودند و دوره‌های بسیار گرمی که طی آن بسیاری از یخچال‌های طبیعی ذوب شدند، تغییر کرد. دوره‌های سرد را یخبندان (پوشش یخی) و دوره‌های گرم را بین یخبندان ‌می‌نامند.
حداقل 17 چرخه بین دوره‌های یخبندان و بین یخبندان وجود داشته است. دوره‌های یخبندان بیشتر از دوره‌های بین یخبندان به طول انجامید. آخرین دوره یخبندان حدود 125 هزار سال پیش آغاز شد و تا 19 هزار سال پیش ادامه داشت. امروز ما در یک دوره گرم بین یخبندان ( هولوسن از حدود 12 هزار سال قبل تا امروز) هستیم. هنگامی که یک یخچال طبیعی (یا ورقه یخی) رشد و حرکت ‌می‌کند، سنگ‌ها و رسوبات را هل ‌می‌دهد. هنگامی که یخچال ذوب ‌می‌شود، انبوهی از این سنگ‌ها را پشت سر ‌می‌گذارد. به انبوه سنگ‌ها «مورن» ‌می‌گویند. این مورن‌ها شواهدی را ارائه ‌می‌دهند که زمانی یخچال‌های طبیعی بخش‌های بزرگی از جهان را پوشانده بودند. دانشمندان مواد شیمیایی موجود در هسته‌های یخی را نیز مطالعه ‌می‌کنند. این مواد شیمیایی نشان ‌می‌دهد که آب و هوا در زمان تشکیل یخ یا سنگ‌ها چگونه بوده است.
دوره‌های یخبندان ده‌ها هزار سال طول ‌می‌کشد. دما بسیار سردتر است و یخ بیشتر قسمت‌های سیاره را ‌می‌پوشاند. دوره‌های بین یخبندان تنها چند هزار سال به طول ‌می‌انجامد و شرایط آب و هوایی مشابه با شرایط کنونی است. دانشمندان هنوز در تلاش هستند تا بفهمند چه چیزی باعث عصر یخبندان ‌می‌شود. یکی از عوامل مهم میزان نوری است که زمین از خورشید دریافت ‌می‌کند. مقدار نور خورشید که به زمین ‌می‌رسد ‌می‌تواند بسیار متفاوت باشد، عمدتاً به دلیل سه عامل؛ اول: چقدر زمین نسبت به تابش خورشیدکج شده است ، دوم: آیا زمین در حین چرخش روی محور خود زیاد می‌لرزد یا کم (مثل این که چگونه یک اسباب‌بازی می‌تواند زیاد یا کم در حین چرخش به دور خود تکان بخورد)، سوم: شکل مدار زمین در حین گردش به دور خورشید (چه بیشتر شبیه دایره باشد یا بیشتر شبیه بیضی یا بیضوی).
تغییر نور خورشید که به زمین ‌می‌رسد یکی از دلایل عصر یخبندان است. در طی هزاران سال، میزان نور خورشید که به زمین می‌رسد، به‌ویژه در عرض‌های جغرافیایی شمالی، ناحیه نزدیک و اطراف قطب شمال، بسیار تغییر می‌کند. هنگامی که نور خورشید کمتری به عرض‌های جغرافیایی شمالی ‌می‌رسد، دما کاهش ‌می‌یابد و بیشتر آب تبدیل به یخ ‌می‌شود و عصر یخبندان را آغاز ‌می‌کند. هنگامی که نور خورشید بیشتر به عرض‌های جغرافیایی شمالی ‌می‌رسد، دما افزایش ‌می‌یابد، ورقه‌های یخ ذوب ‌می‌شوند و عصر یخبندان به پایان ‌می‌رسد. از حدود سیصد سال قبل دخالت انسان، به‌ویژه پس از انقلاب صنعتی، روند گرم شدن غیرطبیعی زمین را مختل کرده و آن را شدت بخشیده است.
تقریباً تمام دوره‌های مشاهده‌شده افزایش رسوب گرد و غبار در طول هولوسن میانی (8000 تا 4000 سال قبل ) تا پایانی (4000 سال قبل تا امروز) با زمان‌های خشکسالی، قحطی و انتقال قدرت در سراسر فلات ایران، میان‌رودان و منطقه مدیترانه شرقی همزمان بوده است. در حالی که به طور سنتی عوامل اجتماعی-اقتصادی برای شکل دادن به جوامع بشری باستانی در این منطقه در نظر گرفته ‌می‌شود، معمولا اثر تغییرات ناگهانی اقلیمی را نادیده ‌می‌انگارند.