在纳布拉尔岛火山爆发、洛克伍德庄园事件的四年后，恐龙在世界各地与人类共同生活。而一场迫在眉睫的生态浩劫，让末日模式再次开启，有庞大身躯、矫健四肢的恐龙，逐渐脱离人类控制，活动范围从渺无人烟的偏僻孤岛扩大到人们熟悉的城市中心，甚至还出现了违法的恐龙黑市 在。马耳他城市街头“横行霸道”的野蛮盗龙、长相温顺憨厚的副栉龙、“霸占制空权”的风神翼龙、在白令海峡与人类夺食的“深海巨兽”沧龙、有一身鲜艳羽毛的火盗龙，还有令人恐惧的食肉恐龙霸王龙、食肉牛龙、迅猛龙、重爪龙、异特龙、南方巨兽龙，以及各种大型食草恐龙三角龙、镰刀龙、迷惑龙、无畏巨龙、剑龙、甲龙等等，统统融入了现代世界 。

在新背景下，欧文·格雷迪（克里斯·帕拉特饰）和克莱尔·迪尔林（布莱丝·达拉斯·霍华德饰）面临着拯救人类和保护恐龙的两难困局 ，欧文、克莱尔成为了梅茜·洛克伍德（伊莎贝拉·瑟蒙 饰）的监护人，他们开始了在深山中隐居的生活，但是这种生活随着梅茜被绑架而结束，迅猛龙“布鲁”通过孤雌繁殖的孩子“贝塔”也被掳掠，这迫使欧文与克莱尔踏上寻女之路。另一方面，艾丽·塞特勒博士（劳拉·邓恩饰）调查史前巨型蝗虫给世界带来的新危机，和艾伦·格兰特博士（山姆·尼尔饰）久别重逢，他们也再度携手合作，来到意大利Biosyn恐龙保护区。随着故事发展，伊恩·马尔科姆博士（杰夫·高布伦饰）、亨利·吴博士（黄荣亮饰）和凯拉·沃茨（德汪达·怀斯 饰）、拉姆齐·科尔（马莫多·阿西 饰）也被卷入其中 ，在两队人马的联手下，基因合成公司老板的阴谋最终被粉碎 。