一群老朋友又将开始一段新的旅程。当猛犸象曼尼（Manny）沉浸在马上要当爸爸的喜悦之时，剑齿虎迭戈（Diego）却为自己的逐渐衰老而黯然伤神，此时树懒希德（Sid）则发现了三枚恐龙蛋，居然“母爱”泛滥，想作这三只小霸王龙的妈妈，结果被小恐龙真正的妈妈霸王龙掳走。
为了寻找同伴，一群可爱的动物朋友们走进了隐藏在冰河世纪之下的“侏罗纪公园”，在这片神奇的地方，他们会认识什么新朋友，又会遭遇到什么危险，这都让所有众多“冰粉”们充满期待。
这部电影作为20世纪福克斯公司（20th Century Fox）第一部3D形式大规模上映的动画片其制作成本达到1.2亿美元，几乎是《冰河世纪1》的两倍。