Na geologia ainda pouco conhecida do Pantanal, há também escassos registros fossilíferos de mamíferos do Pleistoceno ( intervalo de tempo geológico compreendido entre 10 mil e 1,6 milhões de anos atrás ). Estes fósseis são de uma fauna extinta de animais de grande porte , como o bicho-preguiça gigante (Megatherium e Eremotherium ) que atingia até 3 m de altura, e o tigre-dente-de-sabre, cujos dentes caninos podiam atingir até 30 cm de comprimento. No Rio Paraguai foi também encontrado ossos identificados como sendo de um cavalo primitivo (Equus pantanensis). Este fato é curiosos porque os cavalos empregados atualmente na América do Sul foram trazidos pelos colonizadores espanhóis e portugueses, e o registro fossilífero evidencia, portanto, que no Pantanal já existiram cavalos, porém estes foram extintos antes do surgimento do Homem na região.

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