К событиям «Ледникового периода 3» жизнь главных героев мультфильма потерпела некоторые изменения. Мамонты Манфред и Элли ожидают появление на свет своего детёныша; саблезубый тигр Диего впал в раздумье о том, не стал ли он слишком «мягкотелым» в компании своих друзей; ленивец Сид, бредя желанием создать собственное племя, решился украсть несколько яиц динозавра.

Ледниковый период закончился, и настала пора Глобального потепления. Снега начинают таять, и вся жизнь в долине ставится под угрозу. В этот раз герои должны объединить все усилия, чтобы предотвратить катастрофу…