Pour Manny le mammouth, Sid le paresseux et Diego le tigre à dents de sabre, la vie est plus douce depuis que la température remonte. Mais un immense barrage de glace qui retient l'océan est sur le point de se rompre sous l'effet du réchauffement et menace d'engloutir leur petit coin de paradis. Leur seule chance de survie se trouve à l'autre bout de la vallée. Manny, Sid et Diego, accompagnés d'Ellie et de ses deux insupportables frères, Crash et Eddie se lancent dans un périlleux voyage...