Ketika upaya Sid' untuk mengadopsi tiga telur dinosaurus membuatnya diculik oleh ibu kandung mereka ke dunia bawah tanah yang hilang, teman-temannya berusaha menyelamatkannya . Setelah peristiwa "Ice Age: The Meltdown", kehidupan Manny dan teman-temannya berubah: Scrat masih berburu untuk memegang biji pohon ek kesayangannya, sambil menemukan kemungkinan percintaan dengan tupai betina bertaring tajam Scratte . Manny dan Ellie punya mengharapkan seorang bayi, yang membuat Manny cemas untuk memastikan semuanya sempurna sebelum bayi mereka lahir . Diego muak diperlakukan seperti kucing rumahan dan merenungkan anggapan bahwa dia menjadi terlalu santai . Sid mulai menginginkan seorang bayi mencuri beberapa telur dinosaurus, yang mendaratkannya di dunia bawah tanah yang aneh di mana kawanannya harus menyelamatkannya sambil menghindari dinosaurus, menghadapi bahaya di kiri dan kanan, dan bertemu musang bermata satu yang dikenal sebagai Buck yang berburu dinosaurus dengan saksama . —Theshapeshifter Saat Ellie sedang mengandung bayi pertama mereka, Manny berusaha keras untuk membuat hutan yang tertutup salju menjadi tempat yang aman bagi anaknya setelah kejadian di Ice Age: The Meltdown (2006) . Sementara itu, si bertaring tajam yang dulunya sangat ganas sementara si pemalas yang baik hati, Sid, secara tidak sengaja membuat penemuan luar biasa: kembar tiga telur Tyrannosaurus Rex yang berkilau .

Bertekad untuk menyimpannya, Sid mendapati dirinya terdampar di dunia bawah tanah yang tidak dikenal dan berbahaya, menghadapi murka mama T-Rex dan segudang makhluk lainnya.makhluk bermusuhan . Bisakah tim menyelamatkan anggotanya yang ceroboh? Ketika Sid membawa tiga telur dinosaurus ke permukaan, dia diculik oleh induk dinosaurus dan dibawa ke dunia dinosaurus bawah tanah . Dengan bantuan seorang teman, kelompok tersebut harus melakukan segala cara untuk mendapatkan Sid kembali sambil mencoba bertahan . Ellie (Ratu Latifah) dan Manny (Ray Romano) sedang menantikan anak pertama mereka, dan Manny terobsesi untuk membuat hidup sempurna dan aman bagi keluarga, karena pengalaman pertamanya sebagai suami dan ayah menjadi buruk ketika keluarganya dibunuh oleh pemburu . Diego (Denis Leary) mendapati dirinya tidak mampu menangkap kijang sombong (Bill Hader) yang telah dia ikuti dan memutuskan untuk meninggalkan kawanannya, percaya bahwa dia kehilangan sifat predatornya sebagai harimau . Sid (John Leguizamo) menjadi cemburu pada Manny dan rupanya telur-telur yang ditinggalkan yang dia temukan di gua bawah tanah yang dingin dan menyebutnya Eggbert, Shelly, dan Yoko . Manny menyuruhnya untuk mengembalikannya, tapi Sid malah menjaga telur-telur itu, yang menetas menjadi bayi Tyrannosaurus keesokan paginya .

Meskipun Sid mencobanya membesarkan tiga dinosaurus, perilaku kasar mereka membuat takut semua hewan muda lainnya dan merusak taman bermain yang dibangun Manny untuk bayi Ellies . Tyrannosaurus betina, Momma, yang telurnya dicuri Sid, segera kembali dan membawa Sid dan anak-anaknya ke bawah tanah, denganDiego dalam pengejaran . Manny, Ellie, Crash, dan Eddie (Seann William Scott, Josh Peck) juga mengikuti dan menemukan bahwa gua es mengarah ke hutan luas yang dihuni oleh dinosaurus yang dianggap punah . Di sini, Ankylosaurus mengancam kawanannya meskipun menangkisnya; untuk itu . Dia setuju untuk memimpin kawanan melewati bahaya hutan menuju Air Terjun Lava, tempat Momma mengambil Sid dan bayinya . Sementara itu, Sid dan Momma mencoba untuk mengalahkan satu sama lain dalam memberi makan anak-anaknya; terlepas . Namun keesokan harinya, Sid dipisahkan dari keluarganya dan diserang oleh Rudy . Sid terlempar ke lempengan batu lepas yang mengambang di sungai lava dan hampir jatuh ke air terjun . Saat kawanan bergerak menuju Air Terjun Lava Paket Guanlong menyerang, menyebabkan longsoran batu yang memisahkannya dari Manny dan Diego . Manny mundur dua kali lipat untuk melindunginya dan Diego menangkis serangan lebih lanjut, sementara Buck membawa Crash dan Eddie ke depan untuk menyelamatkan Sid .

Saat dia melewati air terjun, yang memerintahkan Pteranodon hanya untuk dikejar oleh kawanan Quetzalcoatlus di jalan dan menyelamatkan nyawanya . Manny mencapai Ellie, dan tiba-tiba ada reaksi, tangisan bayi yang baru lahir, lalu dia melihat bahwa itu adalah perempuan . Dia ingin menyebutkan namanya Ellie malah menamai Persiknya dengan nama buahnya (dan kata sandi yang mereka pilih untuk digunakan Ellie jika dia melahirkan selama perjalanan) . Sid sedih karena dia tidak pernah punya kesempatan untuk mengucapkan selamat tinggal pada "nya" Persik' kelahiran . Sebelum mereka bisa keluar dari hutan, Rudy menyerang dengan kekuatan penuh; kawanan diselamatkan oleh kedatangan Momma yang tepat waktu, yang menyerang Rudy dan menjatuhkannya dari tebing sebelum menderu kemenangannya . Saat dia dan anak-anaknya mendoakan Sid baik-baik saja, Buck sekarang tanpa tujuan hidup sejak Rudy pergi memutuskan untuk bergabung dengan kawanan Namun, suara gemuruh di kejauhan memberitahunya bahwa Rudy masih hidup; mengakui bahwa Sid melakukan pekerjaan yang baik dalam menjaga anak-anak Ibu (walaupun Manny memberi tahu Diego bahwa dia tidak akan pernah membiarkan Sid mengasuh Persik) . Diego memutuskan untuk tetap bersama kawanannya, sementara Buck tetap di tempat yang dia inginkan:

di bawah tanah, bertarung habis-habisan -- Seperti film-film Ice Age sebelumnya, film ini dibuka dengan tupai bertaring tajam Scrat (Chris Wedge), yang melakukan segala yang dia bisa untuk mengambil biji pohon eknya yang berharga . Kali ini, dia jatuh cinta dengan rekan wanitanya Scratte (Karen Disher Never Find Another Love Like Mine" oleh Lou Rawls yang diputar di latar belakang, namun sebuah biji ek malah muncul setelah musik berhenti . Keduanya berebut biji ek dengan Scratte terlempar ke tanah . Saat Scrat mencoba menyelamatkannya, keduanya berpegangan dimulai kembali . Tiba-tiba, dia menunjukkan kemampuannya untuk meluncur seperti tupai terbang, meninggalkan Scrat jatuh ke tanah . Keduanya akhirnya jatuh cinta setelah Scrat menyelamatkannya dari jatuh hingga mati di sungai lava saat dia tidak sadarkan diri . Dia bahkan memilih memusatkan perhatiannya padanya, bukan pada biji pohon ek, sampai akhir film, ketika dia bosan dengan sifat rewelnya dan kembali ke cara lamanya. . Perkelahian berikutnya antara pasangan itu menyebabkan ledakan gunung berapi yang melemparkan Scrat dan biji pohon ek kembali ke rumah. Scratte terperangkap di bawah tanah . Namun, saat Scrat hendak menikmati biji eknya, sepotong es jatuh ke atasnya dan menjatuhkan biji ek itu kembali ke tangan Scratte . Dia berteriak frustrasi, karena kehilangan biji ek dan Scratte .