Holland har været ramt af en række istider, som hver har været med til at forme det hollandske landskab. Af de tre seneste istider er det særlig de to første, Elster og Saale, som har sat tydelige spor i det Holland, man kender i dag. Under den sidste istid, Weichsel, nåede isen ikke Holland.
Jordens klima veksler mellem kolde og varme perioder. Det gælder særlig for kvartærtiden, som er den tid, vi lever i i dag. De kolde perioder var ofte lange (omkring 100.000 år), og i mange af disse perioder var der deciderede istider. Kulden fik gletsjerne i bjergene mod nord til at vokse, og langsomt bredte de sig ud og voksede sammen til store isskjolde, som i perioder dækkede store dele af Skandinavien, Nord- og Mellemeuropa. I de to forrige istider var Holland delvist eller næsten helt dækket af is.
Den næstsidste istid har haft størst indflydelse på Hollands nuværende udformning. Denne istid kaldes Saale. Den begyndte for ca. 200.000 år siden og varede ca. 70.000 år. Saale kaldes sommetider for ”Den store istid”. De enorme isskjolde virkede som store bulldozere, der flyttede rundt på landskabet, og sammen med smeltevandet skabte og formede de det hollandske landskab.
For 130.000 år siden begyndte klimaet langsomt at blive varmere, og Nordeuropa gled derefter over i en mellemistid. Gletsjerne begyndte at trække sig tilbage mod øst og nord. Under isens fremrykning havde den som en anden støvsuger samlet store mængder af jord, sten, sand og grus op undervejs. Når den beskidte is smeltede, blev alle de opsamlede materialer smeltet løse og ført væk af smeltevandet.
Store dele af Holland er formet af smeltevandet. Smeltevandet fra de store gletsjere løb dels af overfladen, men samlede sig også under isen som brede floder. Herved opstod særdeles kraftige smeltevandfloder, der løb under isen og strømmede ud gennem de såkaldte smeltevandsporte og ud over landskabet. Retningen på disse smeltevandsfloder var overvejende øst-vest, og de er ophav til nutidens store floder i Holland: Rhinen, Maas, Waal og IJssel. På deres vej mod kysten afsatte floderne store mængder af materiale, som var smeltet løs fra isen. Særlig i deltaområderne langs kysten blev der aflejret store mængder af sand, grus og ler, hvilket fik Holland til at vokse mod vest. Flodernes voldsomme erosion skabte desuden dale i landskabet. Disse dale kaldes også tunneldale.
Isen påvirkede også det eksisterende landskab. Gletsjernes bevægelser skabte bakker ved at skubbe jord, sand og ler foran sig. Den type bakker kalder man randmoræner. Gletsjerne udjævnede også bakker ved simpelthen at trykke dem flade. Samtidig skar smeltvandsfloderne sig ned i jordbunden og skabte dale i forskellige former og retninger. Dette bakkede landskab finder man i dag i det centrale og østlige Holland.
Den sidste istid, Weichsel, begyndte for 120.000 år siden og sluttede for 10-14.000 år siden. I Weichsel nåede isen ikke Holland.