自侏罗纪世界的骚乱以来，种类繁多的恐龙在努布拉岛度过了三年无拘无束的时光。然而该岛火山活动频繁，随时有喷发的危险。致力于恐龙保护的克莱尔·戴宁（布莱丝·达拉斯·霍华德BryceDallasHoward饰）受到班杰明•洛克伍德的邀请。班杰明及其下属伊莱·米尔斯（拉菲·斯波RafeSpall饰）希望她和相关技术人员前往努布拉岛拯救那里的恐龙，并将它们安置在新的栖息地。受到感染的克莱尔设法找来欧文（克里斯·帕拉特ChrisPratt饰）一同前往，欧文则希望救出他亲手驯养的迅猛龙小蓝。当他们踏足这座隔绝之岛时，却发现事情没那么简单。火山蠢蠢欲动，随时爆发，而混乱之中丑恶的阴谋悄然酝酿……
2015 年《侏罗纪世界》事件发生后不久，一支小型雇佣军抵达废弃的努布拉岛，从泻湖中的暴虐霸王龙遗骸中收集DNA。收集完骨头样本后，沧龙吞掉了他们的潜水器。暴龙攻击了他们的直升机，但他们设法带着样本逃脱，也让沧龙逃进了公海 。
三年后，美国参议院委员会就是否应该从即将爆发的火山喷发中拯救努布拉岛的恐龙展开辩论。数学家伊恩·马尔科姆博士证明恐龙应该自然灭绝，以纠正约翰·哈蒙德的错误克隆。与此同时，《侏罗纪世界》的前运营经理克莱尔·迪林成立了恐龙保护小组来拯救动物。在参议院裁定禁止营救这些动物后，哈蒙德的前合伙人本杰明·洛克伍德爵士将克莱尔召唤到他在北加州的庄园。洛克伍德和他的助手伊莱·米尔斯，揭示了将恐龙迁移到新岛屿保护区的计划。克莱尔需要重新启动公园的跟踪系统来定位动物，特别是最后一只幸存的迅猛龙蓝色。克莱尔招募了前迅猛龙训练师欧文·格雷迪来帮助捕获她。
在努布拉岛，克莱尔和前公园技术员富兰克林·韦伯重新启动了在线跟踪系统。欧文、古兽医齐亚·罗德里格斯和肯·惠特利领导的雇佣兵小组追踪并找到了布鲁。冲突升级，导致布鲁被枪杀，惠特利对欧文进行镇静。惠特利随后将欧文、克莱尔和富兰克林遗弃在岛上，并强行将齐亚扣为人质来治疗布鲁。这艘船满载着捕获的恐龙离开，而剩下的恐龙则被留在火山喷发中死去。克莱尔、富兰克林和欧文偷偷登上船，帮助齐亚给布鲁注入霸王龙的血液，以挽救她的生命。
捕获的恐龙没有被转移到新的岛屿，而是被运送到洛克伍德庄园，洛克伍德的孤儿孙女麦茜无意中听到米尔斯和拍卖师埃弗索尔先生秘密计划在黑市上出售恐龙。他们还将预览暴虐迅猛龙，这是一种武器化的转基因恐龙，由遗传学家亨利·吴博士使用暴虐霸王龙和迅猛龙 DNA创造。吴需要布鲁的 DNA 来创造增强型暴虐迅猛龙那是听从命令的人，浑然不觉蓝的血统已经不再纯净。梅西向洛克伍德通报了拍卖会的情况后，他与米尔斯对峙，米尔斯谋杀了他。后来透露，梅西是洛克伍德已故女儿的克隆体，也是约翰·哈蒙德终止他们关系的原因。
拍卖的恐龙正在立即运出。富兰克林逃脱追捕并释放了齐亚，但欧文和克莱尔已被捕。欧文煽动冥河魔打开他们的牢房。两人遇到了梅茜，并得知暴虐迅猛龙正在被出售，尽管吴抗议它只是原型机。欧文将冥河魔引入房间，扰乱了拍卖会。在随后的混乱中，惠特利镇静了暴虐迅猛龙，并拔出了一颗牙齿作为战利品，但这只混血猛禽只是假装不省人事，在逃跑时杀死了惠特利、埃弗索尔和其他人。它在整个宅邸中追赶欧文、克莱尔和梅西，直到齐亚释放的布鲁与暴虐迅猛龙对峙。在高高的玻璃屋顶上，两只动物都冲了出去，杀死了暴虐迅猛龙，而布鲁安然无恙。
当氰化氢气体泄漏威胁到笼中的恐龙时，克莱尔无视欧文的反对，释放了它们，梅西打开了最后一扇门，让剩下的恐龙出去了。当米尔斯试图带着暴虐霸王龙的骨头离开时，暴龙吞噬了他并践踏了骨头。欧文、克莱尔、梅西、齐亚和富兰克林逃脱，而布鲁和其他被释放的恐龙则逃离庄园。在新的美国参议院听证会上，马尔科姆博士宣布新侏罗纪时代的开始，人类和恐龙必须共存。结尾场景描绘了被释放的恐龙在荒野和外围城市地区漫游的场景。