Vingt mille ans avant notre ère, lorsque Scrat, un rongeur obstiné, fend la banquise et déclenche un nouvel Age de Glace, une vaste cohorte de mammifères s'assemble et commence à émigrer vers le sud. Manny, un mammouth solitaire qui n'en fait qu'à sa tête, choisit d'aller vers le nord et se voit bientôt rejoint par Sid, un petit paresseux volubile en quête de protecteur.
Ce dernier l'oblige bientôt à recueillir un bébé humain, Roshan, que sa mère leur a confié avant de mourir, et à ramener celui-ci à son père, chasseur nomade parti vers le nord. Sur leur chemin, les deux compères devront protéger Roshan de Diego, un tigre aux dents de sabre chargé par son chef Soto de capturer le bébé.
