Nous sommes à l'ère préhistorique. Le réchauffement climatique annonce la fin de la dernière glaciation. Comprenant que la fonte des glaciers causera une immense inondation, les animaux entreprennent un long périple vers une vallée lointaine où un grand bateau pourra les recueillir.
Flanqué de ses amis, le paresseux Sid et le tigre Diego, le mammouth Manny se met en route, inquiet à l'idée d'être le dernier survivant de sa race. Par chance, il croise Ellie, une mammouth qui veille sur deux opossums facétieux. Or, la grosse bête, abandonnée à la naissance, est convaincue d'être elle aussi un opossum.
Pendant ce temps, Scrat, un rat-écureuil, s'est lancé à la poursuite d'un délicieux gland, lequel ne cesse de lui échapper.