Если бы не серия катаклизмов, начатая падением метеорита, наша планета до сих пор могла бы быть населена динозаврами.Вслед за профессором Рудольфо Гориа, всемирно известным Аргентинским палеонтологом, зритель посетит места его важнейших открытий в Патагонии и вернется назад во времени, чтобы увидеть рождение этих невероятных созданий. Патагония подарила нам самое большое живое существо, когда-либо бродившее по Земле огромного травоядного Аргентинозавра, а также и его врага Гигантозавра, двуногого хищника, который легко поспорит со знаменитым Т-Рексом.

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. Отправившись спасать Сида, друзья попадают в таинственный растительный мир, скрытый под толщами льда, где они сталкиваются с динозаврами и агрессивной окружающей средой, а так же знакомятся с охотником на динозавров — лаской по имени Бак. Крысобелка Скрэт (который вновь случайным образом стал виной глобальной проблемы, открыв путь в мир динозавров) по-прежнему гоняется за своим орехом, но на этот раз у него появился конкурент — крысобелка Скрэтти, однако, одновременно с одержимой борьбой за орех, эти двое влюбляются друг в друга.