Megafauna adalah istilah yang diciptakan untuk merujuk pada hewan besar, seringkali mamalia besar. Selama Pleistosen ada keanekaragaman hewan yang sangat besar. Di antara herbivora, kami menemukan mammoth berbulu (3 meter dan 6 ton), badak berbulu (hampir 4 meter dan 3 ton, 3.000 kilogram), sloth raksasa (panjang 6 meter dan 3 ton), Dipotrodon, sejenis wombat raksasa (4 meter dan hampir 3 ton), Megaloceros atau rusa raksasa (tinggi sekitar dua setengah meter dan dengan tanduk sekitar 3,5 meter). Selain itu ada juga unta, kuda, bison besar serta binatang pachyderms besar seperti mastodon atau rincoterio. Sekitar 1.000 spesies yang tergolong megafauna dianggap telah punah pada akhir periode ini.
Karnivora juga memiliki predator satu ukuran, seperti singa gua (panjang 2 meter dan 350 kilogram, 10% lebih besar dari singa saat ini), harimau bertaring tajam (3 meter dan 350 kilogram) atau serigala.raksasa 80 kilo dan ukuran yang mirip dengan yang sekarang tetapi dengan kulit yang lebih luas. Beruang gua, salah satu omnivora Pleistosen, tingginya 10 kaki dan beratnya setengah ton. Di antara burung-burung, Dromornithidae, adalah burung karnivora dengan berat lebih dari 32 kilogram.
Hewan-hewan ini berkembang biak selama Pleistosen, zaman Kuarter pertama, yang berlangsung dari 2,6 juta tahun yang lalu hingga 10.000 SM. Zaman geologis ini ditandai dengan periode glasiasi, yang berakhir dengan periode pencairan yang bertepatan dengan ekspansi Homo sapiens. Hilangnya habitat mereka, mereka adalah hewan yang disiapkan khusus untuk zaman es, dan tekanan ekologis (perburuan dan persaingan untuk relung ekologi). Harus dikatakan bahwa selama periode waktu ini 6 spesies dari genus Homo juga punah, meninggalkan Homo sapiens sebagai satu-satunya anggota genus.
Alasan mengapa hewan-hewan besar ini berkembang selama periode ini sangat beragam dan hanya dapat dispekulasikan. Di satu sisi kita memiliki glasiasi, yang merupakan periode di mana hewan besar memiliki keuntungan ekologis, karena rasio permukaan terhadap volumenya lebih rendah. Artinya, luas permukaan yang mereka paparkan ke lingkungan lebih rendah dibandingkan volumenya dibandingkan dengan hewan kecil; oleh karena itu, mereka kehilangan lebih sedikit panas. Di sisi lain, perubahan iklim sebelum Pleistosen (selama Pliosen) menimbulkan ekstensi besar sabana dan sedikit hutan, sehingga hewan besar dapat menempuh jarak yang lebih jauh untuk mencari makanan.
Menyusul kepunahan dinosaurus sekitar 63 juta tahun sebelumnya, hal itu menyebabkan diversifikasi mamalia dan burung cararn, yang memungkinkan kedua kelompok bertambah besar untuk menempati relung ekologi yang ditinggalkan dinosaurus. Namun, tidak sampai Pleistosen ketika ukuran mamalia mulai meningkat secara eksponensial dan megafauna berkembang menjadi eksponen maksimum. Sisa-sisa fosil paling cararn dari hewan-hewan ini selalu lebih dekat ke kutub, bertepatan dengan hilangnya habitat mereka di daerah yang lebih tropis. Di sisi lain, megafauna saat ini terkonsentrasi di Afrika tropis, di mana perubahan iklim glasiasi tidak begitu mencolok.