厚鼻龍派奇（查理羅伊 配音），以他小小的視野看著這個世界，年復一年，他也逐漸經過許多歷練成長茁壯。就在地球進入白堊紀後期，強壯的派奇接起爸爸的職位，成為新的領導人，沒想到他卻遇上地球的大災難，必須帶領著整個族群踏上冒險之旅，展開史上偉大的恐龍大遷徙。

而一位現代古生物學家（卡爾厄本 飾）為了進一步解開他曾挖到的一隻懼龍牙齒化石的故事，帶著侄女和侄子一起到找到化石的地方。就在他們專心挖掘的時候，飛來一隻神秘的黑烏鴉，這名為艾力克斯的黑烏鴉搖身一變成為一隻史前鳥，帶領他們踏入偉大的旅程。 艾力克斯將帶著觀眾回到億萬年，緩緩道出他的好朋友厚鼻龍派奇如何從一隻小恐龍成長為整個恐龍族群的領導者，也一一解開電影一開始被古生物學家找到的那個化石的故事…