David Mann, représentant de commerce, doit se rendre en voiture à un rendez-vous d’affaires en traversant le désert de Californie. Mais le voyage ne se déroule pas comme prévu. Mann se retrouve bientôt gêné par un vieux camion-citerne avec semi-remorque à l’aspect sale et délabré qui semble rouler au ralenti et en surrégime, son pot d’échappement crachant une épaisse fumée. Presque aussitôt après avoir été dépassé, le camion rattrape Mann et le double à vive allure avant de se rabattre brusquement en lui faisant une queue de poisson. Pour Mann, c’est le début de ce qu’il croit d’abord n’être qu’un jeu avec le mystérieux camionneur. Il réalise vite qu’en fait de jeu, il s’agit de celui du chat et de la souris, que le camion a délibérément entrepris de mener jusqu’à une issue risquant d’être fatale pour le représentant de commerce.

Lou Jean Poplin, une femme marginale, décide d’entreprendre la reconstruction de sa famille, dont tous les membres sont dispersés : son mari Clovis Poplin est en prison et son fils Langston a été placé en famille d’accueil. Elle force donc Clovis à s’échapper de la prison, puis, l’évasion pratiquement réussie, le couple s’en va retrouver leur fils. Mais en chemin, ils prennent un policier en otage, Maxwell Slide, de la Texas Highway Patrol. Ils se retrouvent alors poursuivis par un important déploiement de forces de l’ordre et de journalistes, à travers tout le Texas, ainsi que par certains citoyens voulant rendre eux-mêmes la justice. D’autres prennent parti pour le couple.

Le 1er juillet 1974, sur l’île d’Amity, un groupe d’étudiants fait la fête sur la plage. Une jeune femme s’éloigne du groupe pour un bain de minuit alors que son flirt s’endort sur la plage, ivre. Après quelques brasses, la jeune femme est attaquée par une force mystérieuse, elle tente de résister mais est happée et disparaît dans l’eau en poussant des cris de terreur. Quelques secondes après, la mer retrouve son calme nocturne. Personne ne sait ce qui vient de se dérouler.

John Parker Hammond, le PDG de la puissante compagnie nommée InGen, parvient à donner vie à des dinosaures grâce à la génétique et décide de les utiliser dans le cadre d’un parc d’attractions qu’il compte ouvrir sur une île au large du Costa Rica. Avant l’ouverture, il fait visiter le parc à un groupe d’experts pour obtenir leur aval. Pendant la visite, une tempête éclate et un informaticien corrompu par une entreprise rivale en profite pour couper les systèmes de sécurité afin de voler des embryons de dinosaures. En l’absence de tout système de sécurité pendant plusieurs heures, les dinosaures s’échappent sans mal, et le cauchemar des visiteurs commence.

Le film se déroule quatre ans après le désastre de Jurassic Park. Sur une île déserte, voisine du parc, vivent secrètement d’autres dinosaures en liberté. Informés de leur existence, des hommes d’affaire élaborent un plan pour les ramener. Une expédition se monte alors pour capturer les dinosaures. John Hammond, récemment démis de la présidence de sa compagnie InGen, souhaite se racheter de son erreur passée. Nouveau défenseur de la nature, il sollicite Ian Malcolm afin d’étudier le comportement des dinosaures dans leur environnement. Tous deux doivent faire vite car les mercenaires sont sur le point de débarquer sur l’île. Les deux groupes, animés d’intentions opposées, vont d’abord s’affronter avant de s’unir face au danger plus grand qui les menace.

Une narration d’ouverture explique que la Terre était observée par des extraterrestres avec une immense intelligence et aucune compassion. Comme l’homme dominait le monde, sans aucun doute, à la manière dont les micro-organismes pullulent dans une goutte d’eau, ces êtres complotaient pour tout leur prendre. Divorcé, Ray Ferrier travaille comme grutier-débardeur sur un quai à Brooklyn, New York. Son ancienne femme Mary Ann dépose chez lui à Bayonne dans le New Jersey, leurs deux enfants : Rachel, âgée de 10 ans, et l’adolescent Robbie. De son côté, Mary Ann se rend chez ses parents à Boston. Plus tard, une étrange tempête se produit au cours de laquelle la foudre frappe plusieurs fois au milieu d’une intersection à proximité, provoquant une impulsion électromagnétique qui fait instantanément frire presque tous les appareils électroniques. Ray rejoint à contrecœur la foule sur les lieux des impacts, où une énorme machine de guerre « trépied » (ou tripode) émerge du sol et utilise de puissantes armes pour détruire la zone, désintégrant la plupart des témoins en cendres.

En 1952 dans le New Jersey, le jeune Samuel « Sammy » Fabelman se rend avec ses parents, Mitzi et Burt, au cinéma pour la première fois. Il assiste, subjugué, à la projection du film Sous le plus grand chapiteau du monde de Cecil B. DeMille, dont une scène impliquant un accident de train le marque particulièrement. La nuit suivante, Sammy demande à ses parents un train électrique en guise de cadeau pour Hanoucca. Il recrée alors la scène du film avec le train, qu’il filme avec la caméra de son père pour la visualiser à plusieurs reprises, afin de se remettre de son choc. Sammy découvre alors la joie qu’il éprouve à se tenir derrière la caméra, tournant de petites mises en scène avec ses sœurs…