Tief im Wald, im Herzen der Wildnis, tobt seit ewigen Zeiten ein Krieg zwischen den Kräften des Guten und den dunklen Mächten des Bösen, ausgetragen von Schnecken, Vögeln und Insekten, winzigen Waldmenschen und brutalen Kriegern. Die Menschen bekommen nichts von diesen Kämpfen mit. Doch durch einen Zauber wird das junge Teenager-Mädchen Mary Katherine mitten in dieses verborgene Reich transportiert. Mary ist die Tochter eines verrückten Professors, der skurrilen Experimenten und Forschungen nicht abgeneigt ist. Ihr Vater hatte schon immer eine Ahnung, dass die Menschen die Welt nicht alleine bewohnen. In der Welt der Waldbewohner gefangen, gerät Mary Katherine zwischen die Fronten und muss sich mit einem bunt zusammengewürfelten Haufen voller skurriler und fantastischer Wesen zusammentun, um dieses verborgene Reich zu retten - denn davon hängt auch das Schicksal unserer Welt ab.

Die drei "Ice Age"-Helden Diego, Sid und Manni haben die grosse Schmelze aus dem zweiten Teil überstanden. Ellie und Manni, die beiden Mammuts, erwarten Nachwuchs und Sid hegt ebenfalls den Gedanken, die Familiengründung so langsam zu beginnen. Dass er sich dazu die Eier eines T-Rex Weibchens zu eigen macht, stösst bei dieser nicht gerade auf Wohlwollen. Kurzum wird Sid verschleppt und findet sich einer schier ausweglosen Situation in einer grossen Dinosaurier-Welt wieder. Nun sind seine Freunde gefragt, denn nur sie können das Faultier befreien.