Следующий эпизод в истории средиземных морей совпадает с длительным потеплением — межледниковьем. Оно известно под разными названиями. В ГДР и ФРГ его именуют голштинским, в Англии — хоуксн, в Польше — мазовецким, в европейской части СССР — лихвинским. По оценкам палеоботаников, в самое теплое время межледниковья в Западной Европе было примерно на 2° теплее, чем сейчас, значительно больше выпадало осадков. В Голландии росли буковые леса. На Русской равнине, где средние годовые температуры были на 6° выше современных, росли грабовые и пихтовые леса. Межледниковое потепление было прервано, по крайней мере один раз, сильным похолоданием, когда июльские температуры в Голландии понизились на 5°. В Европе в лесах обитали носорог, буйвол, лесной слон, благородный олень, в горах появился пещерный медведь. Продолжительность межледниковья изотопными методами оценивают примерно в 150 тыс. лет (500–350 тыс. лет назад). На этот период приходится мощная трансгрессия океана. Север Европейского континента был залит водами Голштинского моря с температурами, близкими к современным температурам Северного моря.
В Средиземном море известно несколько уровней, лежащих выше милаццких и ниже тирренских, которые могут соответствовать этому межледниковью. К ним приурочены палеолитические памятники. Один из них — стоянка Терра-Амата — расположен на Средиземноморском побережье Франции, близ Ниццы. Здесь на 26-метровой террасе расположена 10-метровая толща отложений: пляжевые наносы, образовавшиеся во время подъема уровня моря, чередуются с лесами и погребенными почвами, отложившимися во время регрессий. Всего в разрезе прослежено три трансгрессивных цикла. Орудия и кости найдены в отложениях третьего цикла. Возраст стоянки по результатам термолюминесцентного датирования обожженного кремня 380 тыс. лет. Другой памятник — Торре-ин-Пьетра — находится в Италии, недалеко от Рима. Здесь орудия залегают в песке и гравии, перекрывающих пески и глины сицилийской трансгрессии, которые, в свою очередь, залегают на калабрийских глинах. В верхних слоях содержатся вулканические породы. Они были датированы калий-аргоновым методом. Их возраст оказался равным 440–417 тыс. лет.
Следующее крупное событие в четвертичной истории — рисское оледенение, сопровождавшееся длительным похолоданием, на фоне которого произошло несколько непродолжительных потеплений. На территории ГДР к этому времени относят три оледенения (заале I, II, III), разделенные периодами потеплений, в течение которых поднимался уровень моря. Восток Европы был охвачен днепровским оледенением. Огромный язык ледника спускался на юг по долине Днепра, доходя до Днепропетровска. Фауна отражала все более усиливавшееся похолодание. Господствующее положение стал занимать мамонт. Наряду с ним встречались степной слон, шерстистый носорог, северный олень, лошадь, зубр. Возраст ледникового этапа оценивается в 100 тыс. лет (350–250 тыс. лет назад).
Днепровскому (рисскому) оледенению соответствует хазарская трансгрессия Каспия. Судя по современным данным, она была не особенно большой по масштабам (уровень Каспия поднимался на 10–15 м), но достаточно длительной. Отмечено несколько колебаний уровня. Верхнехазарские отложения известны на Нижней Волге (ниже Енотаевки), на побережье Дагестана, в районе Апшеронского полуострова, на Мангышлаке, на Красноводском полуострове, в междуречье Волги и Урала, в низовьях Урала. Крупные размеры раковин моллюсков, а также обилие карбонатов в верхнехазарских отложениях указывают на то, что они образовывались в незасушливых условиях, что вообще характерно для климата ледниковых эпох.
Приблизительно 130–120 тыс. лет назад произошло последнее межледниковье в четвертичной истории Земли: рисс-вюрмское, ээмское, микулинское. В оптимуме межледниковья в Европе средние годовые температуры были на 1,5–2° выше современных; зимой практически не было морозов. Большую часть Русской равнины занимали леса, в которых господствовали широколиственные породы: граб, дуб, вяз. Северная граница широколиственных лесов уходила на север примерно на 800 км по отношению к ее теперешнему положению. В лесах встречались такие животные, как носорог Мерка, лесной слон, косуля, благородный олень.
В этот период (на северо-западе Европы он известен под названием «ээмское море») произошла значительная гляциоэвстатическая трансгрессия океана. Море опять заняло низменные районы на севере Европы. Обширный водный бассейн — Мгинское море — располагался на северо-востоке Европы. Он занимал Балтийское, Ладожское и Онежское моря. На берегах Мгинского моря росли широколиственные леса.
Рисс-вюрмскую трансгрессию Средиземного моря именуют тирренской. На этом этапе средиземноморские воды потеплели, в них расселились теплолюбивые моллюски; наиболее характерный вид Strombus bubonis ныне распространен в тропиках — у Атлантического побережья Африки.