炎热的假期，男孩里奇（查理·罗 Charlie Rowe 饰）和妹妹跟随身为考古学家的叔叔（Karl Urban 饰）来到了辽阔壮丽的阿拉斯加，体验一次难得的寻访史前动物的旅程。在森林中，他受到一只乌鸦的指引，竟然穿越时空来到了七千万年前的白垩纪中期。在某个厚鼻龙家族中，小家伙派西（Justin Long 配音）刚刚出生就被伤齿龙在脑袋上开了一个大洞，幸运活下来的他注定拥有传奇的一生。时光荏苒，派西和伙伴们一天天长大，他也偶然邂逅令之心动的女孩裘妮波（Tiya Sircar 配音）。厚鼻龙家族的大迁徙开始
原始人咕噜一家六口在老爸Grug（尼古拉斯·凯奇 Nicolas Cage 配音）的庇护下生活。每天抢夺鸵鸟蛋为食，躲避野兽的追击，每晚听老爸叙述同一个故事，在山洞里过着一成不变的生活。大女儿Eep（艾玛·斯通 Emma Stone 配音）是一个和老爸性格截然相反的充满好奇心的女孩，她不满足一辈子留在这个小山洞里，一心想要追逐山洞外面的新奇世界。
6500万年前，一颗小行星与地球擦肩而过，称霸这个世界的恐龙懵懵懂懂地逃过了灭顶之灾。之后又过了数百万年，恐龙的智力得到进化，它们学会种植、畜牧、建筑，并且拥有属于自己的语言和家庭。某座山脚下的平原地带，雷龙一家迎来三个性格各异的娃娃，最小的阿洛（雷蒙德·奥乔亚 Raymond Ochoa 配音）孱弱胆怯，与父亲的生离死别更在他的心中投下难以磨灭的阴影。一连串的事件过后，他与妈妈、两个哥哥相隔万里。阿洛将这一切都归罪于原始人类的小孩点点（杰克·布赖特 Jack Bright 配音）。而点点似乎不为所动，他
小男孩米格（安东尼·冈萨雷斯 Anthony Gonzalez 配音）一心梦想成为音乐家，更希望自己能和偶像歌神德拉库斯（本杰明·布拉特 Benjamin Bratt 配音）一样，创造出打动人心的音乐，但他的家族却世代禁止族人接触音乐。米格痴迷音乐，无比渴望证明自己的音乐才能，却因为一系列怪事，来到了五彩斑斓又光怪陆离的神秘世界。在那里，米格遇见了魅力十足的落魄乐手埃克托（盖尔·加西亚·贝纳尔 Gael García Bernal 配音），他们一起踏上了探寻米格家族不为人知往事的奇妙之旅，并开启了一段震撼
