Scrat continua tentando agarrar a noz fujona (e, no meio do caminho, pode encontrar seu grande amor); Manny e Ellie aguardam o nascimento de seu minimamute; Sid, a preguiça, cria sua própria família, embora de faz-de-conta, ao “desviar” alguns ovos de dinossauro; e Diego, o tigre dentes-de-sabre, começa a se perguntar se a convivência com os amigos não o está deixando molenga demais.

Numa missão para resgatar o azarado Sid, a turma se aventura por um misterioso mundo subterrâneo, onde acabam deparando com dinossauros, lutam contra estranhas plantas assassinas – e conhecem Buck, uma agitada doninha de um olho só, caçadora de dinossauros.