探险科学家Trevor做了一个梦，哥哥兼探险伙伴Max被暴龙追杀，葬身熔浆中。
Trevor过着百无聊赖的单身生活，在大学里面任教地质学，主持一个濒临倒闭的实验室。和10年前失踪的Max，在全世界建立了29个观测地质变化的机器。年久失修，只有3个正常工作。Max失踪之后，计划面临破产。
又到了每年Max的儿子Sean到Trevor家过寒假的时候。两人话不投机半句多。Trevor建议去打棒球，Sean一点都不感兴趣。Trevor在随Sean一起到来的一个盒子当中找到了很多Max的遗物，有棒球接球手套，还有一本叫《地心历险记》的科幻小说，上面布满了Max的笔记。Trevor赫然发现其中的一些数据和早前的计划有关。两人到实验室，Sean发现了3个正常工作的地质观测器之外的另一个在冰岛的观测器仍然在工作。
在飞往冰岛的飞机上，Trevor试图破译一组在小说里面Max留下的密码。Sean看了一眼就说其实那些只是打竖写的一个名字。在Sean的PSP上Google后发现原来一个冰岛科学家的名字。
两人驾车在误打误撞来到了这个科学家的简陋破烂的研究所，发现科学家三星期前死了，只留下他的金发美女女儿Henna。原来这个科学家和Max曾经合作，想要根据《地心历险记》这本书的内容进行探险，到达地心世界。Trevor劝动了半信半疑的Henna，由Henna当登山指导，寻找那个还在工作的观测器。
他们找到了观测器，却遇到了天气骤变，他们被迫躲进了一个山洞里面，闪电劈碎岩石挡住了出路。他们往山洞里面走。Trevor走在前头，多亏Henna手快，Trevor险些掉进一个看似无底的深渊。此为Henna救了Trevor一命。Trevor尝试扔下照明弹测算深渊的高度，碰巧发现洞劈上布满了可燃的硫磺。他们用荧光棒测算了距离，决定通过绳索探身下去。
到达底部，他们发现了一个矿工厂。Henna说这是一个因事故而停用的古老的矿工厂。他们乘坐惊险的矿车，期间Henna又救了Trevor一命。矿车的终点是一个钻石矿洞。Sean顺了几个。然而他们脚下却是非常薄的一层岩石。三人掉了一个无底深渊，越来越深，后来掉进了水里。
Henna的背包太重，无法游泳，Trevor救起了Henna，救命比分为2：1. 他们上岸后，发现了一群已经绝种几千年的会发光的鸟类。鸟群引导他们来到了地心的世界。
事实证明Max是正确的，Henna的爸爸科学家也是正确的。书中所写的东西都是真实的。他们发现了Max再次生活过的地方，那里有Max的笔记。Henna发现了Max的尸体。他们把Max埋葬在“海边”。Trevor读Max的日记给Trevor听，原来Max虽然不能在儿子身边，但心里时刻想着Sean。
他们决定根据Max的计划离开这个地方。地心在不断升温，如果达到200度，人就会被热死。他们要跨过海洋，一路向北，找到一条河流，河流将会引导他们到一个火山口，通过火山喷发，回到地面。
《地心历险记》启发他们制造一支木筏。Trevor送给Sean一个以前Max用过的指南针。旅途中，他们遭遇飞鱼袭击。三人用木棒，发挥棒球技术，将飞鱼统统打飞，逃离了海洋的食物链战场。恶劣的天气使木筏的帆摇摇欲坠。Sean试图固定船帆，大风却把他连人带帆吹走了。Trevor和Henna从此和Sean分散。
