Hace 20.000 años, durante la era glaciar, los animales migran hacia el sur, a tierras más cálidas. Sin embargo,
Manny, un mamut malhumorado, va en otra dirección, por no hacer lo que hacen todos. Poco después conoce a Sid, quien es un perezoso, bromista y charlatán que huye de dos brontotéridos que lo quieren matar tras haber arruinado su almuerzo, luego Sid se encuentra con Manny y este decide salvarlo hasta que decide estar con Manny aunque este no le gusta tanto. Un siniestro tigre dientes de sable, llamado Diego, tiene la misión de robar a un bebé hijo del cazador humano que mató a la mitad de su manada, por orden de Soto, jefe de la manada, que desea vengarse de los humanos. Éste persigue a la madre del niño hasta una cascada, donde ella se lanza para salvar la vida de su bebé, Diego decide no tirarse por su temor al agua. Soto, enfadado, le ordena que busque al bebé y que lo lleve a su guarida ubicada en el medio pico o lo mataría.
Por accidente, Manny y Sid encuentran a la criatura en la orilla de un río. Sid toma la iniciativa de devolverlo y Manny lo sigue para burlarse de él. Tiempo después encuentran a Diego que lo reclama como suyo, pero Manny lo toma pues presiente sus verdaderas intenciones. Diego lo convence de que también lo quiere devolver, cosa que no es del agrado de Sid, pues Diego lo amenazó con matarlo y devorarlo después de haber devuelto al bebé. Aquí comienza su recorrido, en busca de la familia del niño. Al atravesar un río de lava, Manny salva la vida de Diego, para sorpresa de éste, y al otro día les cuenta la verdad sobre sus intenciones, arrepintiéndose y procurando un plan para deshacerse de los demás tigres diente de sable. El grupo pone en marcha su plan y consiguen vencerlos, aunque Diego queda gravemente herido al defender a Manny de un ataque de Soto. Sid llega con el bebé al enfrentamiento y Soto se queda concentrado en su venganza. Acto seguido, Manny aprovecha la ocasión para lanzar a Soto y golpearlo contra una pared de piedra. El choque provoca que unas figuras cortantes de hielo que colgaban caigan sobre Soto y le produzcan la muerte. Manny y Sid encuentran al grupo de humanos y le entregan el bebé a su padre. Manny y Sid se dan la vuelta y ven a Diego, vivo y recuperado (aunque débil). Éste decide ir con sus amigos, y juntos emigran al sur.