在洛克伍德庄园事件的四年后，那些6500万年前的巨兽不仅开始大量繁衍，而且正逐步走向世界各个角落，融入了人类的世界。而两个完全不同的物种，围绕有限的生存空间展开了竞争。在此期间，欧文·格雷迪（克里斯·帕拉特 Chris Pratt 饰）却隐居深山老林，悉心传授梅西·洛克伍德（伊莎贝拉·瑟蒙 Isabella Sermon 饰）各种生存技巧以及和恐龙的相处之道。谁知，一伙不速之客掳走了梅西以及迅猛龙布鲁的孩子。愤怒的欧文只得踏上追索之路。另一方面，史前巨型蝗虫的出现引起艾丽·塞特勒博士（劳拉·邓恩 Laura Dern 饰）的注意，她也因此与好友艾伦·格兰特博士（山姆·尼尔 Sam Neill 饰）、艾伦·格兰特博士（杰夫·高布伦 Jeff Goldblum 饰）等人重逢。　　一切阴谋都指向了位于意大利的一处恐龙保护地……

在一个风景如画的英国乡村，自然学家查尔斯·达尔文（保罗·贝坦尼 Paul Bettany 饰）与妻女一起过着恬静的生活。他十岁的大女儿安妮对世界充满好奇，达尔文便教予她很多自然和科学知识，其中还包括他的进化论，然而在世人都相信上帝乃造物主的当时，女儿口中的进化论无疑是危险的，以至于令她被家庭教师体罚，就连达尔文深爱的妻子艾玛（詹妮弗·康纳利 Jennifer Connelly 饰）也无法认同他的观念和研究。更令达尔文受创的是，不久后，小安妮因生病早夭，唯一一个支持他完成学说的力量之源也黯淡了，整理《物种起源》手稿的工作变得犹如逆行荆棘，举步维艰…… 本片改编自达尔文第三代玄孙兰德尔·凯恩斯（Randal Keynes）的传记小说《安妮的盒子》。