一群老朋友又将开始一段新的旅程。当猛犸象曼尼（Manny）沉浸在马上要当爸爸的喜悦之时，剑齿虎迭戈（Diego）却为自己的逐渐衰老而黯然伤神，此时树懒希德（Sid）则发现了三枚恐龙蛋，居然“母爱”泛滥，想做这三只小霸王龙的妈妈，结果被小恐龙真正的妈妈霸王龙掳走。 为了寻 找同伴，一群可爱的动物朋友们走进了隐藏在冰河世纪之下的“侏罗纪公园”，在这片神奇的地方，他们会认识什么新朋友，又会遭遇到什么危险，这都让所有众多“冰粉”们充满期待。 这部电影作为20世纪福克斯公司（20th Century Fox）第一部3D形式大规模上映的动画片其制作成本达到1.2亿美元，几乎是《冰河世纪1》的两倍。

当玛格丽特(温赖特饰)和本(吉尔福德饰)与老朋友艾莉(克鲁饰)和托马斯(桑托斯饰)以及他们的两个孩子(吉扎和马特饰)周末旅行时，本开始怀疑发生了超自然的事情，因为孩子们在森林里消失了一夜，表现得很奇怪。

在未来世界，军事情报分析师Atlas Shepherd（詹妮弗·洛佩兹 Jennifer Lopez 饰），对AI有着深切的不信任感。她加入了一个任务，试图捕捉一个叛逃的机器人，而这个机器人有着神秘的过去。不过，当计划失败时，她唯一拯救人类未来免受AI侵害的希望就是去相信它。