Setelah peristiwa yang terjadi di Ice Age: The Meltdown, kehidupan Manny (Ray Romano) dan teman-temannya sudah berubah. Begitu juga Scrat (Chris Wedge) masih seperti dulu, ia tetap berburu buah kenari yang ia sayangi. Sewaktu pemburuan, ia bertemu dengan Scratte yang satu spesies dengannya. Akhirnya ia menemukan pasangan yang cocok untuk dicintai dan mendampingi hidupnya. Manny dan Ellie (Queen Latifah) telah dikurniai anak, hal ini menjadikan sebuah kecemasan bagi Manny. Diego (Denis Leary) menjalani kehidupannya bagaikan seekor kucing rumahan yang menjadi peliharaan majikan. Sid (John Leguizamo) mulai berfikir untuk mencari pasangan hidup dan ingin berkeluarga. Pada suatu hari, Sid mencuri beberapa telur dinosaur, yang membawa petaka baginya. Ia terperangkap di sebuah dunia bawah tanah yang merupakan habitat dinosaur. Di saat meloloskan diri dari kejaran dinosaur, Sid bertemu dengan Buck si pemburu dinosaur.