Alla fine del Pliocene il mare si ritira progressivamente e l'area euganea viene a trovarsi in ambiente di transizione in facies costiera e salmastra.
Nel Quaternario (gli ultimi due milioni di anni) i fiumi hanno trasportato nel bacino euganeo ingenti quantità di sedimenti, prodotti dall'erosione delle Alpi, formando la Pianura Padana, e portando all'emersione definitiva dei Colli Euganei.
I piedi dei Colli vengono parzialmente interrati e si ha un sovralluvionamento di molte valli euganee, perciò singoli colli e gruppi collinari minori rimangono isolati rispetto al rilievo principale.
Nell'area perieuganea i detriti si sono accumulati in un periodo compreso tra il Pleistocene inferiore e l'Olocene.
È possibile distinguere:
- la formazione di Monte Brecale, che comprende detriti provenienti prevalentemente dalla degradazione della formazione del Monte Venda;
- la formazione di Galzignano, presente nelle aree depresse ai margini dei Colli meridionali, di ambiente palustre e lacustre o di ambiente di piana alluvionale, legata a depositi del fiume Brenta, a nord dei Colli; inoltre, nelle zone che circondano i colli ci sono depositi legati ai fiumi Adige e Bacchiglione.
Abbondanti sono i depositi colluviali, legati a processi di dilavamento dei versanti, composti da limo sabbioso e argilloso con ghiaia, derivanti dalla disgregazione della Scaglia Rossa, della Maiolica, della Scaglia Variegata Alpina e dai prodotti eruttivi della formazione di Monte Venda e di Castelnuovo di Teolo.
Elemento caratteristico di questo periodo è la notevole oscillazione climatica, che ha portato ad avere periodi glaciali, seguiti da periodi più caldi rispetto ad oggi.
Sottoposti all'azione erosiva degli agenti esogeni, che hanno agito selettivamente sui vari tipi di rocce - più intensamente su quelle più tenere, come i tufi e le rocce sedimentarie - gravitativa (frane e smottamenti) e all'intervento dell'uomo, di cui è segnalata la presenza dal Paleolitico, mettendo in risalto quelle più resistenti, cioè quelle vulcaniche, i Colli hanno acquisito l'aspetto che oggi osserviamo.