在遥远的阿瓦隆尼亚大陆上，隐藏着一个不为人知的奇异世界。这里被皑皑白雪覆盖的山脉环绕，生长着会发光的能量植物，更深处还蛰伏着超出人类认知的古老生命体。当探险家与农夫的身份在父子三代人之间产生激烈碰撞时，一场关乎文明存续的史诗冒险就此展开。
故事始于传奇探险家耶格·克莱德（丹尼斯·奎德 饰）带领的极地远征队。在穿越冰封峡谷时，他的儿子西彻（杰克·吉伦哈尔 饰）意外发现了一种能释放能量的神秘植物——潘多。这个颠覆认知的发现让探险队产生分歧：执着于翻越群山的父亲选择继续前行，而坚信潘多将改变世界的儿子则带着样本返回文明。那枚被塞进手中的指南针，成为父子间最后的信物。
二十五年后，潘多已成为阿瓦隆尼亚的命脉能源。西彻与飞行员妻子梅里迪安（加布里埃尔·尤尼恩 饰）经营着潘多农场，他们性格叛逆的儿子伊森（雅布其·杨-怀特 饰）却沉迷于收集探险卡片，对务农毫无兴趣。当城市领袖卡莉斯托（刘玉玲 饰）带来潘多能源异常的消息时，西彻被迫重返地下世界，却不知这次旅程将彻底颠覆他对这个世界的认知。
探险队遭遇的粉红色翼龙群袭击只是灾难的开始。在坠入地心世界后，西彻重逢了以为早已离世的父亲，而伊森则结识了蓝色变形生物"小黏"。随着深入探索，令人窒息的真相逐渐浮出水面：整个阿瓦隆尼亚竟是一个沉睡的超级生命体，人类赖以生存的潘多能源实则是侵蚀其心脏的致命毒素。
三代克莱德家族成员面临着艰难抉择。当西彻坚持要摧毁潘多能源时，卡莉斯托为保全文明将其囚禁；耶格再次选择独自前行；而伊森则通过与小黏的奇妙羁绊，发现了拯救两个世界的关键。在惊天动地的最终决战中，祖孙三代人终于放下成见，用勇气与智慧谱写了跨越时空的生命赞歌。
影片结尾充满诗意：改用风力发电的阿瓦隆尼亚焕发新生，选择留在地心世界的伊森与暗恋对象迪亚佐继续着冒险，而西彻与父亲终于在潘多田间找回遗失的亲情。这个关于文明与自然共生的寓言，用瑰丽的视觉奇观和动人的情感脉络，为观众打开了一扇通往奇异世界的大门。
在迪士尼动画一贯的精良制作基础上，《奇异世界》构建了令人叹为观止的生态系统：会发光的浮游生物组成信息网络，彩虹色的气态海洋孕育着奇特生命，就连看似凶残的收割者怪物也承担着维持生态平衡的重要使命。这些充满想象力的设定，让影片超越了简单的冒险故事，升华为一部关于生命互联的视觉史诗。