学者们提出过种种解释，但至今没有得到令人感到满意的答案。归纳起来，主要有天文学和地球物理学成因说。
天文学成因说
天文学成因说主要考虑太阳、其他行星与地球之间的相互关系。①太阳光度的周期变化影响地球的气候。太阳光度处于弱变化时，辐射量减少，地球变冷，乃至出现冰期气候。米兰科维奇认为，夏半年太阳辐射量的减少是导致冰期发生的可能因素。②地球黄赤交角的周期变化导致气温的变化。黄赤交角指黄道与天赤道的交角，它的变化主要受行星摄动的影响。当黄赤交角大时，冬夏差别增大，年平均日射率最小，使低纬地区处于寒冷时期，有利于冰川生成。
地球物理学成因说
地球物理学成因说影响因素较多，有大气物理方面的，也有地理地质方面的。①大气透明度的影响。频繁的火山活动等使大气层饱含着火山灰，透明度低，减少了太阳辐射量，导致地球变冷。②构造运动的影响。构造运动造成陆地升降、陆块位移、视极移动，改变了海陆分布和环流型式，可使地球变冷。云量、蒸发和冰雪反射的反馈作用，进一步使地球变冷，促使冰期来临。③大气中CO2的屏蔽作用。CO2 能阻止或减低地表热量的损失。如果大气中CO2含量增加到今天的2~3倍，则极地气温将上升8~9℃；如果今日大气中的CO2含量减少55~60%，则中纬地带气温将下降4~5℃。在地质时期火山活动和生物活动使大气圈中CO2含量有很大变化，当CO2屏蔽作用减少到一定程度，则可能出现冰期。