In dem Film spielen mit dem Mammut Manni, dem Säbelzahntiger Diego und dem Faultier Sid dieselben Charaktere wie im ersten Teil mit, und es kommen noch Ellie, ein weibliches Mammut, die beiden Opossums Crash und Eddie sowie der flotte Tony, ein Gürteltier, hinzu. Die Eiszeit ist vorüber und das Tal, in dem sie leben, wird in Kürze mit Schmelzwasser überschwemmt werden. Ein Gletscher hat sich an einem Ende des Tals gebildet und verhindert das Abfließen des Wassers.

Die Mammuts Manni und Ellie, das Faultier Sid, der Säbelzahntiger Diego und die Opossums Crash und Eddie leben zusammen in einer Herde. Manni und Ellie erwarten ihr erstes Baby, so dass Manni nur noch darauf aus ist, ihr beider Leben sicher und behaglich zu machen. Diego befürchtet, verweichlicht zu sein, und erwägt, die Herde zu verlassen. Der tollpatschige Sid wünscht sich nun auch eine Familie und gerät an ein paar Eier, aus denen bald darauf kleine Tyrannosaurus Rex schlüpfen. Sid hat sie nicht unter Kontrolle, und bald verursachen sie großes Chaos in der Herde. Doch dann taucht deren Mutter auf und nimmt ihre Kinder samt Sid mit sich. Diego, Manni, Ellie, Crash und Eddie folgen ihnen und gelangen so in einen Dschungel unter dem Eis, in dem Dinosaurier überlebt haben.

Der Hauptcharakter Blu ist das letzte Männchen seiner Gattung der Spix-Ara, der als Jungtier von Schmugglern aus seiner Heimat Rio de Janeiro gebracht wurde und mittlerweile bei der Buchhändlerin Linda in Minnesota lebt. Eines Tages kommt der Ornithologe Tulio in die Kleinstadt Moose Lake und erklärt Linda, dass Blu benötigt würde, um seine Art zu retten. Diese willigt ein und fliegt mit Blu nach Rio de Janeiro. Dort angekommen, kommt Blu in eine Voliere mit seiner letzten Artgenossin, der freiheitsliebenden, rebellischen Jewel, deren Gedanken nichts mit der Rettung ihrer Art, sondern einzig und allein mit Flucht zu tun haben. Nachts werden die beiden Aras mithilfe des Gelbhaubenkakadus Nigel von dem Straßenjungen Fernando gestohlen und zu Vogelschmugglern gebracht. Von dort aus können sie fliehen, wobei Blu Jewel gestehen muss, nie fliegen gelernt zu haben. Mithilfe des Riesentukans Rafael, den sie im Urwald treffen, machen sie sich auf den Weg zu Luiz, einer Bulldogge, die dabei helfen soll, die Ketten, mit

Der Film knüpft ein paar Jahre nach Ice Age 3 – Die Dinosaurier sind los an. Mannis und Ellies Tochter Peaches ist zu einem Teenager-Mammut herangewachsen und hat nur Augen für den attraktiven Mammut-Jüngling Ethan, der von allen Mammut-Mädchen angehimmelt wird. Um vor Ethan gut dazustehen, verleugnet Peaches ihre Freundschaft mit ihrem eigentlichen besten Freund Louis, einem Maulwurfigel, und gewöhnt sich Eigenheiten wie das Kopfüberschlafen an einem Ast wie ihre Mutter Ellie ab, sehr zum Missfallen ihres Vaters Manni. Als Manni gerade dazwischenfunkt, als sich Peaches und Ethan näherkommen, kommt es zu einem Vater-Tochter-Streit zwischen Manni und Peaches. Das Megalonyx Sid freut sich über ein unerwartetes, ungeplantes Wiedersehen mit seiner Familie. Sids Eltern zeigen sich zwar erfreut, haben jedoch nur im Sinn, Sids scheinbar lästige, senile und eigenwillige Großmutter zurückzulassen. So kommt es und Sids Eltern ziehen weiter, als Sid und seine Oma kurzzeitig abgelenkt sind.

Seit den Abenteuern in

Bei dem Versuch, an eine nur schwer fassbare Eichel zu gelangen, wird Scrat ins Weltall katapultiert und löst dabei versehentlich eine Reihe von kosmischen Ereignissen aus, die auf der Erde zu Klimaveränderungen führen und nun die Ice-Age-Welt bedrohen. Das junge Wollhaarmammut Peaches möchte Julian heiraten und mit ihm von ihrer Familie wegziehen, was ihrem Vater Manni gar nicht gefällt. Manni und seine Frau Ellie feiern ihren Hochzeitstag. Während der Feier stürzten Meteoriten auf die Erde. In der Dinosaurier-Welt unter der Erde rettet das Wiesel Buck Dinosauriereier vor den fiesen Dromaeosauridae.