Les primeres glaciacions que hom demostrà científicament foren les del període Plistocè. Entre el 1821 i el 1835 Venetz i Charpentier provaren que trossos pertanyents a roques exclusives dels Alps Centrals es trobaven àmpliament disseminats per les planes suïsses, i en deduïren, correctament, que devien haver estat transportats per ampliacions anteriors de les actuals glaceres alpines. Aquesta teoria fou, però, rebutjada. Posteriorment, J.L.R. Agassiz demostrà l’associació entre els blocs transportats i el poliment existent en el llit rocallós, pel qual l’antiga glacera havia lliscat, i demostrà també que aquesta associació no es pogué efectuar per acció de l’aigua. Agassiz trobà fenòmens similars als de les planes suïsses a Escòcia, a Irlanda i a l’Amèrica del Nord, i demostrà que les glaciacions eren un fenomen generalitzat.
Els episodis glacials més antics que hom coneix tingueren lloc en els temps precambrians, fa uns dos mil milions d’anys. En diversos llocs del Canadà, de Noruega i de Suècia hom troba sediments glacials denominats til·lites intercalats entre roques precambrianes, la qual cosa és un testimoniatge indiscutible de l’existència de glaciacions. Al final del Precambrià, fa uns sis-cents milions d’anys, hom registra la presència de til·lites a la Xina, la qual cosa és indici d’una nova glaciació.
En el Permià, uns 270 milions d’anys abans de les glaciacions plistocèniques, existí la més gran època glacial fins ara coneguda. Durant aquesta època la major part de l’Àfrica meridional restà coberta de glaç. La direcció de les estries i dels canals gravats a les roques demostra que el glaç es movia cap al sud. És indubtable que el continent africà no ocupava llavors la mateixa posició que actualment respecte als pols i a l’equador. Hi ha dipòsits similars als africans al S i a l’W d’Austràlia i de Tasmània. A l’Índia, un casquet de glaç d’una extensió de 900 km d’E a W i de 1.500 km de N a S cobria la serralada de Salt i la província de Rewa. Til·lites de la darreria del Carbonífer o del començament del Permià han estat trobades a l’Uruguai, el Brasil, l’Argentina i Bolívia. Alguns dels afloraments de til·lita de Bolívia es troben actualment en ple tròpic. Dipòsits glacials permians han estat localitzats en una serralada que s’aixeca per damunt del casquet glacial antàrtic.
Durant la glaciació plistocènica, el glaç cobria, a Europa, la quasi totalitat d’Anglaterra i arribà al sud de Berlín, de Varsòvia i de Kíev. A la península Ibèrica, hi havia grans glaceres als Pirineus, a la serralada Cantàbrica i al Sistema Central; Sierra Nevada era el focus més meridional de la glaciació plistocènica. A Catalunya, hom ha trobat dipòsits glacials al Montseny. A Amèrica, la glaciació plistocènica afectà la totalitat del Canadà i una bona part del NE dels EUA.
Hom desconeix les causes que originen les glaciacions, i per donar una explicació raonable han estat emeses nombroses teories, que hom pot agrupar en dues categories: teories geològiques i teories astronòmiques. Les primeres intenten d’explicar les glaciacions en funció dels canvis climàtics provocats per alteracions de les altituds continentals o per canvis haguts en la circulació oceànica i atmosfèrica, causats per la modificació en la configuració de les conques oceàniques i per la formació de les serralades. Algunes teories geològiques es basen en el fet que la quantitat de diòxid de carboni i de pols volcànica de l’atmosfera pot canviar el clima. Unes altres, basades en la geofísica, atribueixen les glaciacions als canvis posicionals dels continents. Hi ha tres teories astronòmiques: que el sistema solar es troba de tant en tant amb núvols de pols còsmica; que varia periòdicament la distància entre el Sol i la Terra i, per tant, la quantitat de calor que rep la Terra; i que fluctua la calor que el Sol irradia.