Le jour où le glacier qui protège leur vallée menace de se briser sous l'effet du réchauffement, des animaux préhistoriques doivent faire leur baluchon et fuir.
La vie est bien plus agréable dans la vallée depuis que les températures se sont réchauffées. Sid a organisé une colonie de vacances : Manny le mammouth et Diego le tigre ne sont pas les derniers à se moquer de lui. Dans le fond de son coeur, et bien qu'il n'en touche mot à quiconque, Manny est malheureux : il pense être le dernier mammouth sur Terre alors qu'il aurait bien aimé pouvoir fonder une famille. Mais bientôt, chaleur oblige, le glacier menace de rompre et d'engloutir la vallée. Pour survivre, tout ce petit monde prend la route en quête d'un lieu plus sûr. En chemin, Manny, Diego et Sid font la connaissance d'Elie et de ses deux frères opposums...
Tous ceux qui ont apprécié le premier opus retrouveront avec bonheur les trois amis qui ont fait son succès. Christophe Dechavanne vient s'ajouter au prestigieux casting des voix françaises, aux côtés d'Elie Semoun, Gérard Lanvin et Vincent Cassel.