Después de los hechos de la primera película, Manny, Sid, Diego y el resto de los animales tendran que dejar su hogar para evitar una inundación provocado por Scrat, quien busca poder agarrar su bellota. En el camino, Manny se encuentra que con Ellie, una mamut que se confunde con ser una mamut como una zarigüeya.

Las investigaciones del climatólogo Jack Hall indican que el calentamiento global podría desencadenar un repentino y catastrófico cambio climático de la Tierra. Hall advierte a los dirigentes políticos de la necesidad de adoptar inmediatamente medidas para evitarlo, pero sus advertencias llegan demasiado tarde: una serie de anómalos fenómenos climáticos empiezan a producirse en distintas partes del globo. El calentamiento global ha puesto el planeta al borde de una nueva era glacial. Mientras Jack advierte a la Casa Blanca del inminente cambio climático, su hijo Sam y sus amigos se encuentran atrapados en Nueva York, a donde han ido para participar en un concurso académico entre institutos.