该片讲述了一对离婚夫妇用计把亚伦·格兰特博士骗来桑纳岛上帮助他们寻找到自己的儿子。

电影的时间设定在恐龙大闹圣地亚哥事件四年后（第二部的事件四年后）。一名小男孩玩滑翔翼不幸失踪在索纳岛上。他的父母富商保罗与前妻阿曼达请求恐龙专家格兰特博士前往搭救。艾伦·格兰特博士（山姆·尼尔饰）无论如何也不愿再返回那个鬼地方。虽然发下重誓，但现状不得不让他收回誓言。他的一项史前动物研究陷入资金紧张的窘境。而这时，富有的商人保罗·科比（威廉姆·H·梅西饰）及其夫人阿曼达（蒂娅·里欧妮饰）找到艾伦，邀请他作为向导带他们乘飞机前往索纳岛观光。一方面酬劳颇丰，一方面又得知不用着陆小岛，好了伤疤忘了疼的艾伦接受了他们的邀请。

然而事情却朝相反的方向发展，他们的飞机最终迫降小岛。至此他才得知，原来科比夫妇来此的目的竟是为了寻找失踪的儿子。与此同时他还发现，经过八年的自然进化，恐龙中最聪明的速龙竟然拥有了自己赖以交流的语言。这一次他的对手不仅凶恶，而且更为狡猾。

一名恐龙研究博士，迫于筹集研究的基金，被迫登上桑纳岛，帮助一对夫妇寻找失踪的儿子，在岛上逃避了一系列的“恐龙”危险，最终被美国海军陆战队营救下来。

埃瑞克的父亲，假装富商骗格兰特博士登上桑纳岛，帮他寻找失踪的埃瑞克。

埃瑞克的母亲，由于救子心切，登上桑纳岛后便拿着扩音喇叭叫喊自己儿子的名字，从而引来巨型恐龙，把格兰特博士一行等人陷入危险之中。

格兰特博士的学生，跟随格兰特一起到了桑纳岛。曾为了功利窃取了寻盗龙的蛋，让寻子队伍陷入寻盗龙的“追捕”中。

保罗与阿曼达的儿子，因一次在桑纳岛附近海域海上飞帆，坠入了桑纳岛上，凭借自己对恐龙的了解，成功躲避危险，一直等到了格兰特一行人的到来。