17年前，伊勒圣休伯特岛上，一座隐秘的英杰实验室笼罩在血色夕阳中。遗传学家威廉姆斯（亚当·洛克斯利饰）嚼着巧克力棒走进培养舱，金属门闭合的瞬间，糖纸被气流卷入密封系统。警报骤然响起，玻璃幕墙后浮现出扭曲变形的巨影——突变暴龙"畸变王"撕裂了束缚装置。当利爪穿透防护服时，威廉姆斯最后看到的，是映在钢化玻璃上自己惊恐变形的脸。
时光跳转到恐龙重返大陆五年后。曾经引发全球轰动的史前巨兽，如今正在现代气候中艰难求生。赤道附近的禁区成为它们最后的庇护所。帕克基因制药代表马丁·克雷布斯（鲁伯特·友兰德饰）的轿车被堵在第五大道——一头垂死的雷龙正横卧在十字路口抽搐。这时车窗被敲响，特种部队退役的佐拉·班尼特（斯嘉丽·约翰逊饰）倚在车边，墨镜映出恐龙嶙峋的肋骨。
在即将关闭的恐龙博物馆里，古生物学家亨利·卢米斯（乔纳森·贝利饰）的指尖划过霸王龙化石。"这不是拯救生命"他盯着克雷布斯带来的合同，"这是打开潘多拉魔盒。"但巨兽的DNA能治愈癌症的承诺，最终说服他们踏上前往圣休伯特岛的死亡航班。
大西洋某处，鲁本·德尔加多（曼努埃尔·加西亚-鲁尔福饰）的游艇突然倾斜45度。女儿特蕾莎（露娜·布莱斯饰）的尖叫声中，沧龙青灰色的背鳍割开海面。200吨海水灌入船舱的刹那，特蕾莎的男友泽维尔（大卫·亚科诺饰）却还在纠结要不要扔掉限量版球鞋。
当救援队发现这群幸存者时，棘背龙群正在表演完美的围猎阵型。队员鲍比（艾德·斯克林饰）刚抛出救生索，整个上半身就被利齿拦腰截断。争夺卫星电话时，克雷布斯将特蕾莎推下甲板，却没注意到沧龙张开的巨口正等着接住这份"外卖"。
登陆荒岛后，团队在钛龙群中采集到首份样本。但当他们深入翼龙巢穴时，12米翼展的阴影笼罩了整个岩洞。队员勒克莱尔（贝希尔·西尔万饰）的惨叫在钟乳石间回荡，亨利抱着装满胚胎的冷藏箱从百米悬崖跃入激流。
密林另一端，泽维尔正对着树丛小便。灌木丛里闪烁的琥珀色瞳孔，突然被更大的阴影覆盖。变种恐龙"突变体"叼着迅猛龙的残骸与他擦肩而过，腥臭的唾液滴在他僵硬的肩膀上。与此同时，妹妹伊莎贝拉（奥德丽娜·米兰达饰）收养的小三角龙"多洛雷斯"，正用喙嘴轻啄她颤抖的手指。
黎明前的撤离点，克雷布斯突然举枪对准众人。发电机轰鸣声引来的突变体恐龙群，却让内讧变成了大逃杀。当救援直升机被畸变王当成玩具撕碎时，冷藏箱在众人手中传递的样子，像极了人类最后的接力棒。
朝阳染红海面时，佐拉将三管恐龙DNA抛向亨利："该让这些远古生命真正拯救未来了"。远处礁石上，多洛雷斯仰头发出的鸣叫，竟与岛上此起彼伏的龙啸形成了奇异的和声。