約２万年前の地球。温暖化の波が押し寄せ、氷河期（アイス・エイジ）は終わろうとしていた。マニー、シド、ディエゴをはじめ谷の動物たちはこのポカポカ陽気を満喫している。しかしある日、マニーたちは仲間から“このままだと５日後には大洪水が起こる”という不吉な情報を得る。そして実際に、水をせき止めて谷を守っていた氷壁が割れ始め、谷の動物たちは急いで水の少ない谷の反対側へと大移動を開始。だが、彼らはその道中でさまざまな障害に遭遇してしまう。