In grauer Vorzeit lebte der Höhlenmensch noch Seite an Seite mit dem mächtigen Mammut. D'Leh, ein junger Jäger eines entlegenen Bergstammes, hat die Liebe seines Lebens gefunden - die wunderschöne Evolet. Doch darf er sie nicht zu Frau nehmen; und als eine Rotte brutaler Krieger sein Dorf überfällt, verschleppen sie das Mädchen. Mit den wenigen Überlebenden bricht D'Leh auf, sie zu retten - und stürzt in ein gefahrvolles Abenteuer.

Lange prognostiziert, setzen sie plötzlich innerhalb kürzester Zeit weltweit ein, gewaltige Naturereignisse, die eine neue Eiszeit einläuten: Hagelstürme in Tokio, Schneefälle in Indien, Tornados über Los Angeles. Endlich reagiert auch die Regierung und evakuiert alle US-Bürger der südlichen Staaten nach Mexiko, während man mangels Zeit alle anderen dem sicheren Kältetod überlässt. Einzig Klimaforscher Jack Hall kämpft sich durch Blitzeis und Schnee nach Norden, denn sein Sohn sitzt in der New Yorker Bibliothek fest.