Durante una expedicion cientifica en Islandia, el cientifico y visionario Trevor Anderson (Brendan Fraser), su sobrino Sean (Josh Hutcherson) y la bella guia local, Hannah (Anita Briem), quedan inesperadamente atrapados en una cueva y la unica forma de escape posible les lleva a adentrarse cada vez mas en las entrañas de la tierra. Viajando a traves de mundos nunca antes vistos, el trio se encuentra frente a frente con criaturas surrealistas e inimaginables, incluyendo a plantas devoradoras de hombres, pirañas voladoras gigantes, pajaros que brillan y los temidos dinosaurios de las primeras eras. Los aventureros se dan cuenta muy rapidamente de que esta aumentando la actividad volcanica a su alrededor, y deben buscar una manera de volver a la superficie antes de que sea demasiado tarde.