En courant après son insaisissable gland, Scrat l'écureuil tombe sur un immense vaisseau spatial, qui était enfoui sous la glace depuis des millions d'années. En mettant accidentellement le moteur en marche, il se voit catapulté dans l'espace et détourne la course d'un gigantesque astéroïde, qui se dirige désormais droit vers la Terre. Pour sauver le monde, Manny le mammouth entreprend un voyage vers des contrées exotiques en compagnie non seulement de Sid le paresseux, Diego le tigre aux dents de sabre et Buck la belette déjantée (rencontrée dans l'aventure précédente), mais également de Julian, son futur gendre, qu'il apprend peu à peu à apprécier au fil de l'aventure...