（一）岩石地层学方法
岩石地层学方法是根据岩石学的特点把第四纪堆积物划分为一些代表一定时间的岩石地层单位，并把它们按时间顺序排列起来，形成一种岩石地层顺序。因为第四纪堆积物常常是不连续的，并且是在时间上互相超覆，所以，按岩石地层学方法划分，通常只是在局部地区进行，而不能进行远距离的对比。例如，在一条冰川消失过程中所形成的冰碛物中，冰川上游底部的冰碛物，较老于冰川下游底部的冰碛物；而冰川上游冰碛物的顶部却又较新于冰川下游冰碛物的顶部；两极和高山地区同一个冰期的冰碛物所代表的时间较长于中纬地区同一冰期冰碛物所代表的时间等。
然而，少数岩石地层单位却是在时间上平行的。最好的例子是由一次火山喷发所形成的火山灰层。火山灰层常被用来作为第四纪地层划分的标志层，以进行大区域乃至全球的第四纪地层对比。
如上所述，虽然岩石地层学方法对第四纪地层划分具有局限性，但在一定地区的岩石地层划分，也可以大致按时间进行对比，去推定世界各地区一些事件的同步顺序，并据以建立世界范围的第四纪地层顺序。在早期的第四纪地层划分中，岩石地层学方法是一种基本的方法；在今后的研究中，岩石地层学仍然是一种主要的方法。
（二）生物地层学方法
生物地层学方法是以一种或一些特殊化石的顺序作为根据，以划分含有这些化石的第四纪沉积物顺序的方法。生物地层学方法是根据堆积物所含生物残骸的鉴定，划分为一些生物地层单位，并按时间把它们排列成为生物地层顺序。生物地层学方法又可细分为第四纪植物地层学方法、动物地层学方法和微体生物地层学方法。由于第四纪时间短，不允许所有生物属和种都有明显的演化，所以，生物地层学方法主要是根据第四纪生物群特征进行划分。第四纪生物群的一个主要特点就是含有现代生物种属。大部分现代生物群的种属，都是第四纪生物群的直接延续。尽管有许多第四纪生物种属发生了明显的演化，但由于其内在的时间超覆，以致使它们不适用于严格的第四纪地层划分。所以，生物地层学的方法在第四纪地层划分中的作用，远不如在前第四纪地层划分中那样重要。但是，一些第四纪动物群和植物群新种的出现、灭绝、明显地演化，以及它们的共生组合在时间和空间中的变化和重复，却可以作为根据，用来推定第四纪堆积物沉积环境的变迁，并借以划分第四纪地层。
在生物地层学方法的已有资料中，古动物群，特别是古脊椎动物群的研究较多，但近来古植物学的运用却正在增大。目前，根据孢粉分析资料，业已在我国和世界许多地区，例如在北欧，建立起了一种比较详细的第四纪生物地层划分方案。当然，这种划分也都是区域性的。
（三）地貌地层学方法
由于第四纪堆积物与由其所组成的堆积地形是同年龄的，并且由于第四纪堆积物与构造地形和剥蚀地形之间，具有时间的相关性。所以，可以运用地形形成的阶段或年龄，将第四纪堆积物划分为一些地貌地层单位，并将它们按时间顺序排列起来，成为一种地貌地层顺序。层状地形的研究，在这种方法中是特别有用的。
（四）古土壤地层学方法
与冲积物之类的经过搬运并在适当地点沉积下来的第四纪堆积物不同，土壤和残积物是一种已有物质（基岩或第四纪堆积物）表层的原地崩解和蜕变物。虽然下伏的已有物质是一些不同时代的层，但土壤和残积物却可以是地带性的同时形成的。所以，可以划分为一些代表一定时间的土壤地层单位，并按时间形成一种顺序。土壤地层单位代表第四纪的温暖环境，即非冰川环境。特别是在温湿环境条件下，土壤层发育最好。
（五）气候地层学方法
气候地层学方法是建立在上述诸种方法基础之上的。这是一种根据岩石地层、生物地层、地貌地层、古土壤地层类型推定出古气候阶段的划分。在同一气候阶段内形成的第四纪堆积物，分为一个气候地层单位。例如，冰期地层单位、间冰期地层单位等。
因为第四纪是以气候的全球性地剧烈地反复地变化作为一个基本特点的，并且因为第四纪气候变化在很大程度上控制着第四纪地质过程和沉积环境变化的顺序，所以，一般认为，气候变化，对于第四纪地层划分和对比，是一种可靠的基础。但气候变化的推定却是困难的，因为上面所列举的那些推定的根据，对于气候反映的程序是各不相同的。此外，还由于气候具有地区性，所以，气候地层的划分和全球性的对比，也是有许多困难有待排除的。
（六）古人类考古地层学方法
这是一种根据第四纪堆积物中所含古人类残骸及其文化发展顺序的研究，进行第四纪地层划分的方法。虽然这种方法业已在世界许多地区建立了划分单位和顺序，并进行了全球性的对比，但却有许多疑点。因为人类文化发展阶段的穿时性，甚至较之哺乳动物发展的时间超覆更为明显。此外，古人类考古证据的产出是非常有限的。所以，它们是一些非常不完整的时间标志。然而，在一些特殊地区内，却是可以分出古人类文化地层单位，建立起这种顺序，并进行粗略的时间地层对比的。
（七）年龄地层学方法
这是一种根据第四纪堆积物及其所含生物残骸的同位素年龄测定资料，按年龄关系划分成为一些时间（地质年龄）地层单位，并建立起一种地层顺序的方法。年龄地层单位是在一定地质时间内形成的各种岩石联合成的一种岩层体。这是一种代表着地球历史的一定段落形成的所有岩石，并且只代表这一段落所形成的岩石单位。年龄地层学方法可用于全球性的第四纪堆积物的时间对比，这是一种最可靠的确定第四纪地层的时间顺序的方法。但是，这种方法本身精度的提高，也是一个需要解决的问题。
（八）其他方法
除上述方法外，在第四纪地层划分中，还采用其他一些方法以建立第四纪地层顺序：
1.洞穴和冰缘顺序地层学 这种方法基本上是根据某些特殊岩石划分第四纪地层的一种方法。因为这种顺序主要是根据洞穴堆积物中的石钟乳、洞穴角砾和土壤，以及冰缘条件下的泥流、风积物、冻融构造和土壤等研究建立起来的。在这些资料的基础上，推定出气候阶段。由于斜坡的坡向、坡度、水文等当地因素可以影响这种地层顺序，所以，在气候阶段的推定中，应当考虑这种局部影响。但这种岩石地层单位的确定，却不是很困难的；并且一些大的气候阶段的确定，也是比较容易的。所以，可以形成一种与其它地层顺序对比的地层顺序。
2.海面地层顺序 第四纪海面变化的一个主要原因是冰期和间冰期的交替，所以，海面变化的顺序，可以与气候阶段联系起来，并形成一种地层划分单位和顺序。海面顺序是否具有气候意义，取决于与海面变化伴生的沉积物的岩石学、所含动物群和植物群共生组合，以及海面变化是否是由气候变化引起的，即是否与冰期、间冰期的交替相关。
3.古地磁法 测定第四纪堆积物的古地磁世和事件，以划分第四纪地磁地层单位，并建立地层顺序。
此外，尚有其它一些方法。
（九）综合法
每一种上列方法都指明第四纪自然事件顺序的一个方面，并与第四纪堆积物的形成时期联系起来，据以构成一种地层划分。因为第四纪自然事件顺序的各个方面都是彼此联系的，所以，这些划分，从理论上说，也应该是可以互相对比的。当第四纪地质记录完整时，应当尽可能多地采用所有可能采用的方法，将这些方法所产生的第四纪地层划分结果互相对照和彼此补充。同时，应当在不同地区内建立当地的第四纪地层划分和顺序，并把它们互相对照。因为对于完成第四纪地层划分的最有效的方法，是随各地区所出现的地质记录而不同的。例如，在一些地区，可能生物残骸的产出较多；在另一些地区，地貌的记录较丰富；还有一些地区，岩石地层记录和土壤地层记录又较完整；……等等。在这种场合下，在第一类地区内，应当采用以研究生物地层学为主的综合性方法；在第二类地区内，着重研究地貌地层系统为主的所有可以应用的方法体系；在第三类地区内，主要运用岩石地层学和土壤地层学方法，综合其它可用方法进行综合研究……。然后，将三类地区的研究进行对比，互相补充，以第四纪自然事件的各方面和地区间的联系为根据，建立地区间的地层联系，做出第四纪地层尽可能合理地划分，建立局部的和地区性的第四纪地层划分体系；并进一步根据各地区间的第四纪自然事件的联系，建立更大地区的第四纪地层顺序，以至进行全球对比。