Scrat sta ancora cercando di conquistare la sfuggente ghianda mentre forse trova il vero amore, Manny ed Ellie attendono la nascita del loro mini-mammut, Diego, la tigre dai denti a sciabola, si chiede se non stia diventando troppo tenero frequentando i suoi amici, mentre Sid il bradipo finisce nei guai quando crea la sua famiglia personale rubando delle uova di dinosauro. In missione per salvare lo sfortunato Sid, il gruppo si avventura in un misterioso mondo sotterraneo, dove incontrano i dinosauri, combattono la flora e la fauna, corrono come pazzi e fanno la conoscenza di Buck, una donnola con un occhio solo, che dà la caccia ai dinosauri senza sosta.