Au cours de l'époque du Pléistocène, qui a commencé il y a environ 2,5 millions d'années, le climat du Kentucky était nettement différent de ce qu'il est aujourd'hui. L'État était couvert d'une mosaïque de forêt boréale, de prairies et de toundra. Les forêts étaient dominées par de l'épinette, du sapin et des pins, tandis que les prairies abritaient une variété d'herbes, de fleurs sauvages et d'arbustes. La toundra a été trouvée dans les altitudes les plus élevées et a été caractérisée par des plantes à faible croissance telles que les mousses et les lichens.
L'époque du Pléistocène était également un moment de mégafaune ou d'animaux géants. Le plus grand de ces animaux était le mastodon, un parent massif de l'éléphant moderne qui pourrait atteindre des hauteurs allant jusqu'à 13 pieds et peser jusqu'à 8 tonnes. Une autre mégafaune qui vivait dans le Kentucky à l'époque comprenait le mammouth, le bison géant, l'ours à face court et le loup désir.
Avec le climat de réchauffement au bout de l'époque du Pléistocène, ces animaux se sont progressivement éteints. Les derniers mastodons ont disparu d'Amérique du Nord il y a environ 11 000 ans, tandis que les derniers mammouths ont disparu il y a environ 10 000 ans.
Aujourd'hui, le Kentucky abrite une grande variété de plantes et d'animaux qui sont plus adaptées au climat actuel de l'État. Les forêts sont dominées par des arbres de chêne, d'érable et de caryer, tandis que les prairies abritent une variété d'herbes, de fleurs sauvages et d'arbustes. La toundra a disparu du Kentucky, mais l'État abrite toujours une variété d'animaux que l'on trouve dans des climats plus froids, tels que le lièvre raquette, le renard roux et le cerf à queue blanche.