L'ère glaciaire tire à sa fin. Parmi la colonie d'animaux qui vivent en parfaite harmonie à l'ombre d'un gigantesque glacier, on retrouve Sid, le paresseux, reconverti animateur de centre aéré et souffre-douleur préféré des enfants, Diego, l'ombrageux tigre à dents de sabre, et Manny, le mammouth, qui est peut-être le dernier survivant de son espèce. Mais le réchauffement planétaire fait courir un grand danger à la paisible communauté, menacée d'être engloutie par la fonte du glacier qui retient l'océan. La seule chance de survie des animaux se trouve à l'autre extrémité de la vallée. Et le temps presse. Comme leurs congénères, nos trois compères s'embarquent aussitôt dans un nouvel exode ....