炎熱的假期，男孩里奇（查理·羅飾）和妹妹跟隨身為考古學家的叔叔（卡爾·厄本飾）來到阿拉斯加，開啟史前動物考察之旅。在森林中受烏鴉指引，里奇意外穿越時空抵達七千萬年前的白堊紀中期。此時厚鼻龍族群迎來新生幼崽派西（賈斯汀·朗配音），其出生時即遭傷齒龍襲擊，頭部留有永久創傷卻奇跡存活。隨著時光流逝，派西與族群伙伴逐漸成長，在遷徙途中邂逅令其心動的雌性厚鼻龍裘妮波（蒂婭·希爾卡配音）。為尋找安全棲息地，族群踏上充滿危機的旅程：遷徙初期便遭遇火山爆發引發的森林大火，傷齒龍等天敵持續威脅著隊伍。在跨越冰川、激流與焦土的漫長跋涉中，派西憑借生存智慧屢次化解危機。最終族群成功抵達繁衍圣地，里奇也在現實時空的考古現場發現了印證這段傳奇旅程的化石證據。