Представлены 2 основные версии вымирания в позднем плейстоцене: деятельность первобытных охотников и изменения климата[2][3][4], либо действовали оба этих фактора одновременно. Существует множество других версий: эпизоотия, падения астероидов, комет, извержения вулканов, инбридинг, но все они объясняют только отдельные эпизоды. Вымирание мегафауны на разных континентах происходило в разные периоды (от 130 до 11 тыс. лет назад), совпав по времени с расселением по планетечеловека разумного[2].
Плейстоценовая фауна Южной Америки включала в себя гигантских ленивцев (мегатерий весом 4 тонны, милодон и другие), литоптернамакраухению, родственников слонов (стегомастодона, кювьерониуса), гигантских броненосцев (дедикуруса и глиптодона весом 1,5 — 2 тонны), гиппидиона, токсодона размером с носорога. До образования Панамского перешейка 3 млн лет назад, главными хищниками Южной Америки были сумчатые саблезубые и фороракосы, в плейстоцене же главными хищниками Южной Америки стали смилодоны, мигрировавшие из Северной Америки. Вместе с ними оттуда пришли ужасные волки и медведи арктотерии. Мегафауна почти полностью вымерла 15—11 тыс. лет назад, вероятнее всего под воздействием человека, так как значительных изменений климата здесь не происходило[2]. Гигантские ленивцы вида Мегалокнус жили на Больших Антильских островах еще 4 тысячи лет назад, благодаря отсутствию людей, и вымерли через 1 тыс. лет после появления первых людей на островах[3][6]. Из крупных видов сохранились тапиры и ягуар.
Евразийская мегафауна была схожа с североамериканской. Она включала в себя шерстистого мамонта, прямобивневого лесного слона, туров, степного зубра, пещерного льва, пещерного медведя, пещерную гиену, гомотерия, большерогого оленя, шерстистого носорога, носорога Мерка, узконосого носорога и эласмотерия, стегодонов, гигантопитеков, европейского бегемота. Вымирание происходило здесь постепенно. На некоторые европейские виды охотились еще неандертальцы и древние люди ашельской культуры 300−100 тыс. лет назад, но из-за своей крайней малочисленности значительного влияния на мегафауну не оказали, хотя стегодоны и гигантопитеки в Азии вымерли около 100 тыс. лет назад, возможно уже под влиянием охоты ранних людей (питекантропов), так как значительных изменений климата на юге и юго-востоке Азии в конце плейстоцена не происходило[9][10]. Начало вымирания также совпало с началом расселения людей современного типа — около 100—50 тыс. лет назад и завершилось 10 тыс. лет назад. На о. Врангеля, благодаря отсутствию людей, шерстистые мамонты жили еще 4 тыс. лет назад[3]. Так как расселение людей в Евразии (за исключением северных регионов)[11] происходило постепенно, в течение сотен тысяч лет, то мегафауна здесь частично смогла приспособиться к воздействию человека, некоторые семейства и виды мегафауны тропиков Азии (азиатские слоны, носороги, тигры, львы) дожили до наших дней[2]. Последние туры были уничтожены в Европе около 400 лет назад, удалось сохранить европейского зубра.
Большинство видов вымерло вскоре после появления человека на этих островах, в течение нескольких десятков или сотен лет, из-за охоты, либо уничтожения первичных местообитаний. Стеллерова корова была истреблена всего через 27 лет после ее открытия.
Последние мамонты на о. Врангеля вымерли около 3,5 тыс. лет назад, возможно, из-за инбридинга (остров мог прокормить не более 300 особей), либо из-за истребления древними охотниками, добравшимися до острова[16]. на о. Св Павла (Аляска) — из-за исчезновения последнего источника пресной воды[3][17].