Ahora que Manny y Ellie van a tener una hija, Manny se asegura de que sea un buen padre, Diego piensa dejar la manada y Sid roba 3 huevos de dinosaurio y luego es capturado por un dinosaurio. La manada entra al mundo subterraneo y van a tener la ayuda de Buck, una comadreja. Mientras tanto, Scrat se enamora de Scratty, una ardilla dientes de sable que tambien se interesa en la bellota.
Con un reparto de lujo, cuenta la historia de un capitán del Ejército norteamericano que es enviado en misión secreta por la peligrosa e hipnótica Camboya, con el fin de asesinar a un misterioso coronel renegado llamado Kurtz, que ha sucumbido a los horrores de la guerra y vive apartado en un poblado remoto.
En el año 2035, el convicto James Cole voluntarios a regañadientes para ser enviado de regreso en el tiempo para descubrir el origen de un virus mortal que aniquiló a casi toda la población de la tierra y obligó a los sobrevivientes a las comunidades subterráneas. Pero cuando Cole es enviado por error a 1990 en lugar de a 1996, es arrestado y encerrado en un hospital psiquiátrico. Allí conoce a la psiquiatra Dra. Kathryn Railly, y al paciente Jeffrey Goines, hijo de un famoso experto en virus, que puede tener la llave del misterioso grupo rebelde, el Ejército de los 12 Monos, que se cree será el responsable de desencadenar la enfermedad mortal.