炎热的假期，男孩里奇（查理·罗 Charlie Rowe 饰）和妹妹跟随身为考古学家的叔叔（Karl Urban 饰）来到了辽阔壮丽的阿拉斯加，体验一次难得的寻访史前动物的旅程。在森林中，他受到一只乌鸦的指引，竟然穿越时空来到了七千万年前的白垩纪中期。在某个厚鼻龙家族中，小家伙派西（Justin Long 配音）刚刚出生就被伤齿龙在脑袋上开了一个大洞，幸运活下来的他注定拥有传奇的一生。时光荏苒，派西和伙伴们一天天长大，他也偶然邂逅令之心动的女孩裘妮波（Tiya Sircar 配音）。厚鼻龙家族的大迁徙开始，但从旅途之处便伴随着大火和猎杀。

该片运用电脑合成技术和模型重塑方式重新构建了中生代的场景，改变了以往教育故事片中对恐龙的讲述模式，主要讲述远古时代恐龙这一伟大生物的主要种类、生存环境及其弱肉强食的自然法则。