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地球气候变暖，冰河期看似要结束了，但对喜寒的动物们却是新危机。冰川融化形成巨大的堰塞湖，堤坝随时可能崩塌，引发灭世洪水。长毛象曼尼开始怀疑自己是否是世界上最后一头猛犸象，树懒希德则幻想组建自己的“家庭”，剑齿虎迭哥依旧在克服对水的恐惧。为了生存，他们从其他动物那里听说了远方有一艘巨大的“方舟”（一艘卡在山谷里的废弃海盗船），可以抵御洪水。三位老朋友再次集结，带领一众动物踏上迁徙之旅。途中他们遭遇了融冰产生的奇幻美景与致命陷阱，还遇到了美丽的女猛犸象艾丽，她坚信自己是一只负鼠，给旅程增添了无数笑料和温暖。