Pour Manny le mammouth, Sid le paresseux et Diego le tigre à dents de sabre, la vie est beaucoup plus douce depuis que les glaces fondent et que la température remonte. Mais les problèmes ne sont pas terminés pour autant ! Manny rêve de fonder une famille, mais la toute dernière femelle de son espèce, Ellie, se prend pour un opossum... Plus grave encore, 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.