地球在漫长的古气候变迁过程中，反复出现过几次大冰期气候。就目前所知，除石炭纪—二迭纪大冰期的遗迹在本洲尚未发现外，震旦纪大冰期和第四纪大冰期都对该洲产生严重影响，特别是第四纪大冰期时，格陵兰是北半球大陆冰川的三大中心之一，对北美洲的影响最大。

　　在第四纪冰期时，北美大陆北部广大地区覆盖着厚层冰川。同亚欧大陆相比，北美冰川覆盖的范围更大，冰盖最广时几乎占大陆面积６５％，冰层厚达２，０００米以上。按冰川发生的源地，主要有三个冰川中心：位于拉布拉多半岛中部的拉布拉多冰川中心，位于哈得孙湾以西的基瓦丁冰川中心和位于不列颠哥伦比亚高原中部的科迪勒拉冰川中心。从拉布拉多和基瓦丁中心发出的冰川，在相当于今天五大湖以南地区合流，最南可达北纬３７°，其南缘位置大致与密苏里河和俄亥俄河一线吻合；从科迪勒拉中心流出的冰川最南达北纬４７°，大致以哥伦比亚河为界。此外，以格陵兰岛为中心的冰川也自成一局，冰盖范围比今天更大。北美大陆北部只有两个地区未被冰川覆盖过，一是阿拉斯加北部，另一个是威斯康星州西南部。

　　北美大陆经过四次大陆冰川的侵袭，使冰期前的地形广泛受到冰川的改造。冰川自源地向外流动时，对地表产生强烈的磨蚀作用，因此五大湖以北地区岩石裸露，土层瘠薄，以冰蚀地貌为主；在冰川外缘，主要是冰川堆积作用，以冰碛地貌为主；由于冰川的差别侵蚀和堆积作用，以及冰川本身的拦阻，冰期前的水系也受到改变和干扰。例如：密苏里河和俄亥俄河原是注入哈得孙湾的，前者呈东北向，后者为西北向；由于冰川南侵，这两条河的上游顺着冰川前缘发育河道，密苏里河改为东南向，俄亥俄河改为西南向，都成了密西西比河的支流。又如加拿大境内的众多湖群以及大熊湖、大奴湖、温尼伯湖至五大湖这一湖带的形成，也都是冰川作用的结果。