大约25～5．7亿年前的元古代，中国华北古陆形成，安徽省境北部在其南缘，南部仍为古海。以菌类、藻类为主体的生物界已相当繁盛；大气逐渐进入了富氧气圈时期，气候较为干燥而温暖。到晚元古代震旦纪，地球上大部分地区，包括安徽省境等地，转为寒冷的大冰期气候。
距今约5．7～2．3亿年的古生代，海浸使气候又变得温暖湿润，以蕨类和爬行类为代表的生物界加速发展。在石炭纪形成了古气候中典型的暖湿气候，从而成为地质史上最重的成煤期。安徽省境北部的丰富煤层多形成于石炭纪到二迭纪。
在中生代末期，安徽省境南方的古海已露出成陆；生物界则进化到了高等被子植物和鸟类、哺乳类动物。至中白垩纪最暖时，用多种方法估测的年平均温度要比现代高10～15℃。安徽省境南方仍呈现热带气候特征。
距今约5000万年的始新世，从安徽省境淮河边嘉山县马岗乡出土的哺乳类动物化石来看，既有北、中区的，也有亚热带的兽类，表明那时淮河流域属于亚热带到暖温带的过渡地区，气候比现代温暖。到距今约700～250万年的上新世，根据红土和孢粉分析，年平均温度比现代约高5～10℃。从上新世未以来，安徽省境第四纪大冰期的亚冰期和亚间冰期可以划分如下：距今约350～300万年为早亚冰期，距今约300～210万年为早亚期冰期，距今约210～150万年为狮子山冰缘期，距今约150～110万年为狮子山～鄱阳亚间冰期。距今约110～80万年为鄱阳亚冰期。距今约80～60万年为鄱阳～大姑亚间冰期。这期间，亚热带气候带北伸到了安徽省境的淮北，即北纬34°附近。距今约60～50万年为大姑亚冰期，这期间，黄山、庐山、天目山等地都发育了山地冰川。距今约50～30万年为大姑～庐山亚间冰期。这期间，安徽省境出现“和县猿人”。从遗址发现的大量伴生动、植物化石，以及这一时期几乎遍布全省的各种象类化石和淮北地层中普遍存在的砂礓推论，当时安徽省境属于热带和亚热带暖湿季风气候向华北较干暖的森林草原沼泽气候过渡区。距今约30～20万年为庐山亚冰期。距今约20～10万年为庐山～大理亚间冰期，这期间，安徽省境出现泗洪“下草湾人”。同时，在濉溪戚嘴层中发现了安氏鸵鸟蛋化石，反映出当时气候可能比现在干热。距今约10～1万年为大理亚冰期，这期间，安徽宿县县境出土的化石有耐寒的哺乳类动物披毛犀，反映当时气候在变冷。
从大理亚冰期后的近万年来，安徽省境的地理环境和气候已基本形成今日的面貌。其间，又经过了冷～暖～凉三个阶段，若干交替时期的干湿冷暖变化。其中，在距今约7500～4000年的全新世中期，在安徽省境的灵壁、宿县、五河、怀远等地都曾多次发现四不象鹿的化石。安徽省境潜山薛家岗文化以及其它各种地质、考古资料，也都表明这时安徽省境的气候比现在暖湿，植被繁茂，森林广布。