Mentre lo scoiattolo preistorico Scrat sta ancora cercando di afferrare la sfuggente ghianda (e incontra l'amore dietro il bel musetto di Scratte), Manny ed Ellie attendono la nascita del loro primo baby-mammuth, la tigre dai denti a sciabola Diego si domanda se non sia diventato troppo mollaccione e il bradipo Sid si mette nei guai rubando uova di dinosauro. Quando Sid scompare, il resto del gruppo decide di mettersi sulle sue tracce avventurandosi in un misterioso mondo sotterraneo dove si troverà ad affrontare non solo i dinosauri, ma anche una flora e una fauna minacciosa e sconosciuta. A tirarli fuori dall'impaccio interverrà Buck, un impavido furetto da un occhio solo.