Cette époque est caractérisée par la fonte des vastes calottes glaciaires qui recouvraient une grande partie de l'hémisphère nord. Ce phénomène a entraîné une élévation significative du niveau des mers, d'environ 35 mètres au début de l'Holocène, puis de 25 mètres supplémentaires au cours des millénaires suivants. Cette montée des eaux a remodelé les littoraux du monde entier, créant de nouvelles mers intérieures, des baies et des estuaires.

Sur le plan climatique, l'Holocène a connu plusieurs fluctuations. Après une période de réchauffement rapide à son commencement, un optimum climatique, connu sous le nom d'optimum climatique de l'Holocène, s'est installé il y a entre 9000 et 5000 ans. Durant cette phase, les températures moyennes mondiales étaient légèrement plus élevées qu'aujourd'hui, permettant à la végétation et aux forêts de s'étendre vers des latitudes plus élevées. Par la suite, un léger refroidissement progressif s'est amorcé, conduisant à des conditions plus proches de celles que nous connaissons.

C'est au cours de l'Holocène que l'agriculture et la domestication des animaux ont émergé de manière indépendante dans plusieurs régions du globe. Cette révolution néolithique a profondément transformé les sociétés humaines, qui sont passées d'un mode de vie nomade de chasseurs-cueilleurs à des communautés sédentaires. Ce changement a favorisé une croissance démographique sans précédent et a conduit au développement des premiers villages, puis des premières villes et civilisations complexes en Mésopotamie, en Égypte, dans la vallée de l'Indus et en Chine.

L'impact de l'humanité sur l'environnement, bien que présent à plus petite échelle auparavant, s'est considérablement intensifié durant cette époque. La déforestation pour l'agriculture et la construction, l'irrigation et l'urbanisation ont commencé à modifier les paysages de manière significative. Au cours des derniers siècles, avec la révolution industrielle, l'influence humaine est devenue le facteur dominant du changement environnemental à l'échelle planétaire, conduisant à une augmentation rapide des gaz à effet de serre, à une perte de biodiversité et à des changements climatiques qui définissent potentiellement une nouvelle subdivision de l'Holocène, parfois proposée sous le nom d'Anthropocène.