All’inizio del film il trio formato da Manny (il mammut), Sid (il bradipo) e Diego (lo smilodonte) se la spassa in un “parco acquatico” naturale creato e “gestito” da Sid.

Improvvisamente, grazie a Sid, i tre scoprono che il luogo dove si trovano — una conca circondata da ghiacci — verrà presto sommerso a causa del disgelo, e che stanno sotto un lago immenso chiuso e tenuto fermo da una diga di ghiaccio, che sta per rompersi.

I tre e il resto degli animali preistorici hanno una sola possibilità di salvarsi: raggiungere una barca (in realtà un enorme tronco scavato) che si trova all’estremità opposta della conca. Nel film si narra del viaggio, accompagnato dalla storia di Manny, che rifiuta il fatto di essere probabilmente l’ultimo mammut e che la sua razza si stia estinguendo…