Глубокие изменения в структуре экосистем, происшедшие около 10 тыс. лет назад, позволяют считать этот рубеж началом нового, самого современного этапа в истории Земли — голоцена. Наиболее существенными были климатические изменения. Как уже говорилось, первые серьезные признаки потепления проявились уже 14 тыс. лет назад. Примерно 10 тыс. лет назад резкое потепление привело к отходу ледника от его последней линии — широкой полосы морен, тянувшейся от Средней Швеции через котловину Балтийского моря к юго-востоку Финляндии. Приблизительно в это время происходит окончательный распад единой и однородной перигляциальной зоны. Лесная растительность становится доминирующей в умеренной зоне Евразии. К югу от нее оформляются зоны лесостепи и степи.
Наиболее отчетливо история климата и растительность голоцена прослежены на севере Европы. Ранний этап голоцена характеризуется сравнительно холодным климатом. Росли редкие березовые леса. Это был предбореальный период — 10-9 тыс. лет назад. Вначале произошло сильное (переславское) похолодание, сопровождавшееся возвращением приледниковой растительности. Второй отдел голоцена — первый бореальный период (9000-8000 лет назад) — отличается уже значительным увеличением тепла. На севере Европы в это время росли преимущественно сосновые леса. Второй бореальный период (8000-7500 лет назад) уже можно считать частью климатического оптимума (теплее современного) голоцена. Появляются заросли ольхи, орешника, вяза, в Южной и Центральной Европе — смешанные дубовые леса. Предгорья Загроса покрывает дубово-фисташковая саванна.
Атлантический период (7500-5000 лет назад) — время максимального распространения лесов в Европе. Преобладают смешанные широколиственные леса, хвойно-широколиственные формации произрастают в северных районах. Светлые широколиственные леса занимают лёссовые равнины Европы, дубовые — предгорья Загроса. На литорали Средиземного моря появляются сухие леса. Вследствие общей увлажненности климата леса тугайного типа распространяются по долинам рек Центральной Азии. На территории Сахары в это время увеличивается количество осадков.
Почти 5 тыс. лет назад начинается суббореальный период. Широколиственные леса в Европе постепенно вытесняются хвойными. Долгое время ошибочно считали, что в этот период наступила катастрофическая засуха (ксеротермический период) и степи почти полностью вытеснили леса. На самом деле имело место лишь некоторое сокращение лесной растительности у северного и в особенности у южного пределов ее распространения. Особенно заметным было увеличение засушливости климата в области степей, пустынь и полупустынь. Считают, что современные аридные условия установились в Передней Азии около 4400 лет назад.
На протяжении голоцена неоднократно меняли свой облик морские и озерные бассейны. Эти изменения были вызваны как климатическими, общепланетарными причинами, так и местными, тектоническими особенностями. Наиболее сильно сказывались эффекты ледниковой разгрузки на территории Северной Европы, в бассейне Балтийского моря.
После отхода ледника из Южной и Центральной Балтики возникает обширный приледниковый бассейн — Балтийское ледниковое озеро. Оно существовало до 8213 г. до н. э. (дата точно установлена подсчетами ленточных глин), когда была прорвана ледниковая перемычка и Балтика соединилась с океаном проливами; возникло Иольдиевое море (9700-9500 лет назад). Гляциоизостатический подъем земной коры приводит к новому отделению Балтики от океана. Появляется пресноводное Анциловое озеро (9200-8000 лет назад). Почти 7200 лет назад океанические воды опять прорываются в Балтийскую котловину. Начинается этап Литоринового моря, на протяжении которого уровень моря несколько раз поднимался и опускался. Эти колебания уровня отражали общепланетарные трансгрессии и регрессии океана, вызванные, вероятно, климатическими причинами. В интервале 7200-1900 лет назад в Балтике установлено 7 трансгрессий: 7200-6900, 6900-6300, 5900-5600, 5000-4600, 4300-4000, 3600-3000, 3000-19003. В это же время происходили трансгрессии в Северном и Средиземном морях, на берегах Атлантического океана (фландрская трансгрессия).
Многократные подъемы уровня моря отмечались в бассейне Черного моря (новочерноморская трансгрессия). Начало ее зафиксировано около 7 тыс. лет назад, максимальный подъем — 4 тыс. лет назад.
В бассейне Каспийского моря после сильного понижения уровня моря 9000 лет назад (мангышлакской регрессии) наступил подъем уровня моря. Эта послеледниковая (новокаспийская) трансгрессия осуществлялась в виде нескольких последовательных подъемов и спадов уровня. Трансгрессивные пики имели место 5400-6400, 3000-3400 лет назад. На протяжении большей части голоцена по западным Каракумам протекала обширная водная артерия — Узбой, западное продолжение Амударьи.
Из сказанного следует, что в течение голоцена строение экологических систем претерпевало значительные изменения. В частности, 8000—3000 (4000) лет назад произошло глобальное потепление и увлажнение климата. Эти процессы сыграли большую роль в экономическом и социальном развитии человечества.