В истории каждого рода есть свои скелеты в шкафу. Чего уж говорить о королевской семье из "Холодного сердца". Ведь все таки непонятно, почему одна из сестер нормальная(ну более менее), а вторая обладает магическим даром. И ответ на этот вопрос лежит в весьма сложном и темном прошлом королевства Эрендейл. Отголоски которого настигают настоящее...
Король Эрендейла Агнарр рассказывает своим маленьким детям Эльзе и Анне историю о том, как их дед, король Рунэрд, заключил мир с племенем Северянцев, и построил большую плотину на их родине, в Зачарованном Лесе. Но на праздновании Северянцы напали на Эрендейльцев, и Рунэрд погиб. Битва разъярила духов стихий земли, огня, воды и воздуха. Они разместали сражающихся, а потом непроницаемая стена магического тумана возникла вокруг леса. Сын Рунэрд, принц Агнарр, едва спасся, благодаря помощи неизвестного спасителя.+
Через три года после того, как ее короновали в предыдущей части фильма, в Эрендейле Эльза отмечает приход очередной осени, проводя время с Анной, снеговиком Олафом, Кристоффом и оленем Кристоффа Свеном. Эльза слышит таинственный голос, зовущий ее, она следует за ним и непреднамеренно вызывает духов-элементалей, которые начинают разрушать столицу. Людям приходится эвакуироваться. Появившийся мудрый тролль Пабби говорит, что они могут все исправить, разобравшись в прошлом истории королевства и королевского рода.
Эльза, Анна, Олаф, Кристофф и Свен отправляются в Зачарованный Лес, за таинственным голосом, который ведет Эльзу. После того, как туман рассеивается от прикосновения Эльзы, пропуская их, появляется дух воздуха в форме торнадо, который засасывает их в свой убийственный вихрь. Эльза останавливает его, замораживая изнутри, и торнадо взрывается, образовав несколько ледяных скульптур, как из настоящего, так и прошлого, из-за эффекта "памяти воды". Усмиревший дух воздуха превращается в игривый ветерок. Одна из статуй изображает момент спасения Агнарра неизвестной Северянской девушкой. Тут они сталкиваются с людьми племени Северянцев, а также отрядом Эрендейльцев, которые с момента отделения леса от остального мира враждуют в лесу друг с другом, обвиняя своих противников в начале войны. Потом на них всех нападает огненный дух, а Эльза успокивает его льдом, и оказывается, что дух огня это маленькая разгоряченная саламандра. Шаль Эльзы старуха из племени Северянцев признает как одно из творений древнего рода Северянцев, и выясняется, что мать близняшек, Идуна, была одной из Северянцев, той девушкой, которая спасла в свое время Агнарра. Эльза и Анна договариваются о перемирии между солдатами и Северянцами, рассказав, что их мать была из Северянцев, а отец - Эрендейльцем. Также Эльза узнает о существовании пятого духа, который объединит людей и магию природы.
Эльза продолжает идти на север с Анной и Олафом, оставив Кристоффа и Свена позади. Они находят разбитый корабль своих родителей и карту с маршрутом в Хладнотечку, мифическую реку, на которой их мать хотела узнать всю правду об Эльзе. Эльза решает продолжить поход к реке в одиночестве, считая, что ее зовет пятый дух. А так как дальше слишком опасно, отправляет Анну и Олафа в безопасное место. По дороге Эльза встречает и приручает Нокка, водного духа, который охраняет море на пути к Хладнотечке. Достигнув Хладнотечки, Эльза обнаруживает, что голос был зовом отголосков магии ее матери, Идуны; и что силы Идуны были даны ей магией природы из-за самоотверженного действия Идуны по спасению Агнарра, поэтому и родилась Эльза, ставшая пятым духом.
Хладнотечка показывает сцены из прошлого, используя "память воды", чтоб показать, что на самом деле плотина была построена как уловка, чтобы устроить праздник-ловушку для Северянцев, которых Рунэрд не любил, так как те были свободны, используя дары магии. Она также узнает, что именно он начал войну, убив вождя Северянцев на празднике. Эльза посылает эту информацию Анне перед тем, как обледенеть полностью, из-за того ,что в поисках правды она забрела слишком далеко по течению Хладнотечки. Вся магия Эльзы рассеяна, и Олаф тоже исчезает.
Анна получает сообщение Эльзы и принимает решение, что плотина должна быть разрушена, чтобы восстановить мир. Анна находит и пробуждает гигантских духов земли и заманивает их к плотине. Спровоцированные гиганты бросают валуны, направленные на Анну, которые разрушают плотину, отправляя огромный поток воды по ущелью прямо в королевство, грозя смыть его с лица земли. Эльза оттаивает и возвращается в страну, останавливая потоп и спасая королевство.
Стена тумана исчезает, Эльза снова объединяется вместе с Анной и воскрешает Олафа. Кристофф предлагает Анне руку и сердце, и та соглашается. Эльза рассказывает, что она и Анна теперь являются мостом между людьми и волшебными духами. Анна становится новой королевой Аренделла, а Эльза становится защитницей Зачарованного леса и Северянцев, и мир восстанавливается