美国气候学家杰克（丹尼斯•奎德DeisQuaid饰）认为，温室效应正在引发地球的大灾难，北极冰川的融化，会让地球回到冰河世纪那样的劫难。他的提醒并没有引起美国当局的重视，一切都已经太晚：飓风、冰雹、洪水、冰山融化、极度严寒，一系列的地球巨变引发了一场不可挽救的灾难。美国政府组织北纬30度的民众转移到赤道周围，场面一片混乱。更糟糕的是，杰克的儿子，正困在曼哈顿的图书馆里，靠烧书生火来维持体温。大家怎样才能逃过这场灭顶的灾祸？冰天雪地的地球何时才能回暖？

正当冰川动物王国欢天喜地庆祝新纪元到来之时，一场灾难正悄悄地向这些萌物们袭来：巨大的天然冰山正在融化，冰河期即将结束，融化的雪水即将淹没它们安逸的家园。这时，“冰川三兄弟”猛犸象曼尼、树懒希德和剑齿虎迪亚哥已经觉察到即将到来的灾难，它们和山谷里的其他动物一起南征，沿途历经种种艰险，最终到达安全的彼岸。