После долгой разлуки юная Мэри Кэтрин возвращается в дом, где отшельником живет ее отец, безумный профессор Бомба. Однако тот совсем не обращает внимания на дочь и одержим лишь одной идеей - изучить скрытый от посторонних глаз таинственный лесной мир. Девушка отказывается верить, что под ногами человечества идет вечная борьба между армиями, воюющими на сторонах добра и зла.
К событиям «Ледникового периода 3» жизнь главных героев мультфильма потерпела некоторые изменения. Мамонты Манфред и Элли ожидают появление на свет своего детёныша; саблезубый тигр Диего впал в раздумье о том, не стал ли он слишком «мягкотелым» в компании своих друзей; ленивец Сид, бредя желанием создать собственное племя, решился украсть несколько яиц динозавра.
Семья Бейкеров едет на отдыхать на озеро, где они встречают знакомую семью и между отцами начинается соперничество, подогреваемое подростковыми комплексами. Вскоре главы семей вовлекают в конфликт детей и жён.