Proseguendo lungo il percorso museale, al visitatore si presenta un panorama completamente modificato, quello della seconda fase di accumulo del Valdarno. Fra i 3 ed i 2,5 milioni d’anni, il bacino si ampliò per sprofondamenti tettonici. Circa 2,6 milioni di anni fa, un forte raffreddamento globale, con espansione della calotta glaciale artica, segnò l’inizio delle grandi alternanze glaciali e interglaciali del Quaternario ed ebbe profondi effetti sul Valdarno superiore. Alle foreste caldo-umide succedette un ambiente di savana boscosa fresca. I brucatori in parte scomparvero, sostituiti da pascolatori di grande e grandissima taglia, quali elefanti ed equidi zebrini, che si aggiunsero ai rappresentanti evoluti dei bovidi della fase precedente, organizzati in mandrie mobili, come le zebre e gli gnu d’oggi. Apparvero anche gruppi consistenti, ma stanziali, di cervidi di grande taglia. I boschi erano abitati da suidi, cervidi di media taglia, scimmie, istrici. I nuovi erbivori indussero un cambiamento anche nei carnivori.