Quand Sid le paresseux trouve trois gros oeufs dans une grotte, il décide de les adopter. Les ennuis commencent quand les petits se révèlent être des dinosaures. Lorsque la maman tyrannosaure vient récupérer ses enfants, elle emporte Sid avec elle. Manny et Ellie attendent leur premier bébé mammouth. Comment le père, déjà stressé, va-t-il appréhender la paternité dans ce contexte peu sécurisant ? Avec Diego, le tigre à dents de sabres, et Scrat, l'écureuil, ils partent alors à la recherche de leur ami. Ils découvrent sous la glace une jungle luxuriante où vivent les dinosaures. Ils y font la connaissance de Buck, une fouine qui chasse le plus terrible des dinosaures : Rudy.