特雷弗（布蘭登·弗萊瑟飾）是一位年輕的地質學家，他同樣研究地質科學的哥哥於1997年去冰島勘探的時候失蹤，留下兒子肖恩（喬什·哈切森飾）與特雷弗共同生活。由於特雷弗打破傳統思維，提出看似不合邏輯的猜想而受到學院派科學家們的質疑和孤立，特雷弗決定前往冰島對自己的理論進行調研，追蹤哥哥的遭遇，同時履行自己帶沉默寡言的侄子去冰島探險的承諾。

特雷弗在冰島找來美麗勇敢的科學家之女漢娜（安妮塔·布里姆飾）當嚮導，三個人共同走上了充滿突破性的探索之旅，開始了向未知險境的挑戰！他們來到了地球深處，在從未想象到的夢幻般的世界中穿行，遇到了很多奇異的生物，而特雷弗的一些大膽設想也得到了驗證。他們越來越接近地心，也面臨越來越多驚心動魄的危險，地心深處的火山即將爆發，炙熱的岩漿飛濺，勇敢的探險家們必須迅速找到逃離的路。

特雷弗(布蘭登·弗萊瑟 飾演)是大學的自然科學教授，卻提出了一套與現有科學體系完全對立的理論認為凡爾納的小說並非只是科幻而是確有其事。結果此事被學院傳為笑料，幾乎將特雷弗的學術名聲毀於一旦。後來，特雷弗和侄子肖恩(喬什·哈切森 飾演)以及美女漢娜(安妮塔·布里姆 飾演)在冰島旅行時，意外的發現了一個洞穴。三個人沿著洞穴往裡走，踏破了地上的薄冰跌入了無底的深淵，好在底下的大湖救了他們的命。三個人游出湖面後，發現自己進入了一個神秘的地心世界。在那裡生存著各種稀奇古怪的生物，有著各種光怪陸離的景象。原來凡爾納的著述竟真的確有其事。特雷弗也終於可以揚眉吐氣了。不過，首先要解決的問題是，如何像凡爾納當年一樣找到另外一條出路，逃出生天。