Environ 20 000 ans avant notre ère, un étrange animal déclenche inopinément une nouvelle glaciation. Tandis que les animaux, affolés, fuient les vents de glace, Manny, un mammouth solitaire, part à contre-sens. Il est bientôt flanqué d'un compagnon, Sid le paresseux, qui lui a imposé sa loquace présence. Sur leur route, les deux compères croisent une tribu humaine décimée par les impitoyables tigres à dents de sabre. Juste avant de mourir, une mère leur remet son enfant. Diego, jeune mâle de la tribu des félins, est chargé de ramener vivant le petit d'homme au repaire de ses congénères.