En ces temps préhistoriques, la glace est encore là, mais la température remonte, rendant la vie plus douce à nos amis, Manny le mammouth, Sid le paresseux et Diego le tigre à dents de sabre. Ils vivent avec d'autres animaux dans une vallée riante, sorte de Glacioland, protégée par un immense glacier. Le tatou-cassandre leur annonce la rupture imminente du glacier sous la pression de l'eau fondue, et l'inondation de la vallée. Toutes les espèces se mettent en route vers un endroit plus sûr. Manny, qui pense être le seul mammouth encore en vie, et de fait menacé d'extinction, voudrait fonder une famille. En chemin, Manny, Sid et Diego rencontrent Ellie, une mammouth aussi plaisante que fofolle, qui, hélas, est persuadée d'appartenir à la gente des opossums, et ses deux "frères", Eddie et Crash, qui eux sont de véritables opossums. Ellie a été adoptée par cette famille. Au fil du périple, et poussé par ses amis, Manny tente de la charmer. Elle s'indigne et met un certain temps avant d'admettre l'évidence : elle est bel et bien une femelle mammouth. Enfin parvenus au bout de la vallée, l'eau les rattrape. Ellie est en danger. Diego surmonte sa phobie de l'eau pour aider à la sauver. Peu après, l'eau se retire et tous sont, heureusement, sains et saufs. Contre toute attente, Ellie, qui avait choisi de rallier la troupe de mammouths apparue après la crue, décide finalement de rester avec Manny et ses amis.