Область энергичного погружения возникает в герцинсиих структурах (в эпигерцинской платформе) на юге материка, которая постепенно захватывается водами Мексиканского залива. Аналогичный процесс происходит на северо-западе Канадского Арктического архипелага. В неогене сокращается площадь суши в районе нынешнего Берингова моря. Материк приобретает современные очертания, но соединение с Азией сохраняется до конца плейстоцена. Новый этап развития Земли связан с материковым оледенением. Гренландия покрылась льдом уже в неогене, Северная Америка в плейстоцене. Центрами формирования ледникового покрова на материке являлись Кордильеры на западе и Баффинова Земля и Лабрадор на востоке материка. Кордильерский ледник, толщиной около 3 км, не распространялся далеко к востоку от горного пояса, ограничивавшего перенос атмосферной влаги с Тихого океана в центральные части материка. Зато восточный ледник, названный гляциологами Лаврентийским, получал много влаги и благодаря воздушным массам, поступавшим с Атлантики, энергично разрастался. В периоды наибольшего развития оба ледника соединялись, образуя ледяной щит, протягивавшийся от восточного до западного побережья материка. По Р. Флинту, наибольшая площадь Лаврентийского ледника равнялась 13135 тыс. км2, Кордильерского- 2500 тыс. км2 Общая площадь, подвергавшаяся оледенению, составляла, таким образом, 15,6 млн. км2 (без Гренландии), т.е. в 2,5 раза превышала площадь оледенения Европы. Ледяной щит Северной Америки спускался до 40° с. ш. (до широты оконечности Апеннинского полуострова). Как и в Европе, здесь было несколько оледенений. Они получили названия по штатам, в которых встречены их отложения небрасское, канзасское, иллинойсское и висконсинское. Наиболее полно сохранились, конечно, следы последнего висконсинского оледенения, достигавшего максимального развития около 20-40 тыс. лет до н. э. В Северной Америке, в отличие от Европы, граница последнего ледника почти совпадала с границами максимальных оледенений. Деградация висконсинского ледника началась около 20 тыс. лет до н. э. и закончилась на материке 6500 лет до н. э. Реликтами ледниковой эпохи являются Гренландский и другие крупные ледники арктических островов. При отступании Лаврентийский ледник распался на два самостоятельных ледника, разделенных Гудзоновым заливом: Лабрадорский (на востоке) и Киватинский (на западе). По отношению к их центрам четко ориентированы ледниковые формы рельефа, распространенные на обширной территории северо-востока материка. Изменение климата и оледенение оказали большое влияние на развитие природы.
Под тяжестью льда северные части материка, вероятно, испытали погружение и, несмотря на последовавшее затем поднятие, до сих пор не восстановили прежние высоты. Морские террасы на побережье Лабрадора, Канадского Арктического архипелага и Гренландии встречаются теперь на высоте до 330 м, причем во многих местах наблюдаются следы продолжающегося поднятия. Форма поверхности Канадского щита, сильно прогнутого в центре, возможно, обязана отчасти тяжести материкового льда. В пределах Канадского щита возникли преимущественно ледниково-экзарационные, а в прилегающих к нему частях платформы, особенно в районе Великих озер, ледниково-аккумулятивные формы рельефа. В период отступания последнего ледника у его краев образовались крупные озера Альгонкское, Агассиц и другие (названия условные); реликтами их являются крупнейшие из современных озер материка. В это же время океан, уровень которого повысился вследствие притока талых вод, во многих местах наступал на сушу. Наиболее значительными были трансгрессии по долине реки Святого Лаврентия, на юг от Гудзонова залива, по долине реки Макензи, на Береговых низменностях у; юго-восточного края материка. Еще более существенные изменения произошли в органическом мире материка. Область ледникового покрова была почти совершенно безжизненна. Лишь на неподвергавшихся оледенению частях Аляски и на арктических островах в условиях континентального холодного климата развивалась скудная растительность тундры. Аналогичная растительность существовала и у южных краев ледника. Лесные массивы южной части Кордильер и Аппалачей сильно сократились. Тропические и субтропические виды в них постепенно вытеснялись бореальными. В Калифорнии появились ели, пихты; в Аппалачах-березы, тополи и многие виды хвойных. Ряд тропических родов такие, как фикусы, мирты и другие, вымерли, но некоторые, как, например, тюльпанное дерево, секвойя, лавры, сохранились в юго-восточной или в юго-западной частях материка. Оба лесных района Калифорнийский и Аппалачский оказались разобщенными. Между ними находились территории, имевшие либо слишком холодный, либо слишком сухой климат, что воспрепятствовало смешению флор. В плейстоцене, впрочем, увлажнение было обильнее, чем ныне. Пустынные плоскогорья на юге Кордильер получали больше осадков, о чем свидетельствуют реликтовые озера, ископаемые остатки древесной растительности и красно-бурые коры выветривания. Судя по последним, можно полагать, что процессы латеритизации почвенного покрова, характерные теперь лишь для юго-восточной части, в прошлом были типичны и для юго-запада материка. После отступания ледника растительный покров стал формироваться главным образом из видов бореальной флоры.
При этом преимущественное распространение получили элементы флоры хвойных лесов и арктоальпийские виды, мигрировавшие с запада. Наряду с этим, некоторые растения проникли и из Европы. Значительную территорию заняли ландшафты тундры, тайги, степей, смешанных и широколиственных; лесов. В южной части изменения были менее значительны, и здесь лучше сохранились древние элементы растительности, имеющие сходство, благодаря существованию сухопутных связей, с растительностью Центральной и Южной Америки. Ледниковый покров уничтожил почвы в северных частях материка, поэтому здесь они стали формироваться по существу заново. В соответствии с характером ландшафтов на большей части территории основными процессами почвообразования стали тундрово-глеевый, подзолистый и дерновый. В южных районах продолжается процесс латеритизации: Эволюция животного мира сходна с историей растительного царства. В этом отношении также важную роль играли связи с Азией, откуда на протяжении кайнозоя проникли многие виды животных. Более древние виды сохранились во влажных и теплых районах Кордильер и Аппалачей. В конце Плейстоцена из Азии в Северную Америку проник человек.