En una historia alternativa, el asteroide que habría causado la extinción de los dinosaurios hace 65 millones de años pasa a salvo sobre la Tierra. Millones de años después, los cultivadores de maíz Apatosaurus Henry e Ida tienen tres hijos: Libby, Buck y Arlo. Mientras que a sus exitosos hermanos se les permite "dejar su huella" (una huella de barro en el silo de maíz de la familia), la naturaleza tímida de Arlo le dificulta las tareas. Henry intenta dar a Arlo un sentido de propósito poniéndolo a cargo de la vigilancia de su silo, y le ayuda a tender una trampa. Captura a un cavernícola salvaje, pero Arlo no se atreve a matarlo y lo libera. Decepcionado, Henry lleva a Arlo a rastrear al cavernícola, lo que les lleva a un barranco. Henry salva a Arlo de una inundación repentina antes de morir por los escombros.

Sin su padre, Arlo asume más carga de trabajo. Descubre al mismo cavernícola dentro del silo y, culpándolo de la muerte de su padre, lo persigue hasta un río, donde ambos son arrastrados río abajo. Arlo queda inconsciente al ser golpeado por una roca y, al despertar, se encuentra a kilómetros de su casa. Cuando intenta regresar, una roca le atrapa la pierna. Al día siguiente, Arlo se despierta y descubre que su pierna ha sido liberada. El cavernícola aparece con comida y lleva a Arlo a un árbol de bayas. El niño de la cueva se defiende de una gran serpiente, asombrando a Arlo e impresionando a Forrest Woodbush, un excéntrico Styracosaurus cercano que quiere quedarse con el niño. Obliga a Arlo a competir con él para darle al niño un nombre al que responda, y Arlo gana cuando llama al niño "Spot". Arlo y Spot establecen un vínculo mientras Arlo se lamenta de la pérdida de su familia y Spot le revela que sus propios padres han muerto.

Más tarde, cuando se desata una tormenta, Arlo huye despavorido y pierde la orilla del río que ha estado siguiendo hasta su casa. A la mañana siguiente, Arlo se despierta y encuentra a Spot a su lado. Un grupo de pterodáctilos, que parecen estar llevando a cabo una operación de rescate, se fijan en ellos, pero resultan ser salvajemente carnívoros. Cuando los pterodáctilos intentan comerse a Spot, Arlo y Spot huyen y se encuentran con una pareja de tiranosaurios llamados Nash y Ramsey, que ahuyentan a los pterodáctilos. Nash, Ramsey y su padre Butch han perdido su manada de longhorns, por lo que Arlo ofrece la ayuda de Spot para que los localice. El grupo localiza el rebaño, pero Butch reconoce el trabajo de los cuatreros. Arlo y Spot atraen a los cuatro Velociraptores cuatreros a campo abierto, permitiendo que Butch y su familia ataquen. Después de expulsar a los cuatreros, Arlo se une al tiranosaurio para conducir el ganado hacia el sur. Más tarde, ve los familiares picos de las montañas de su tierra natal en la distancia, y se va con Spot para volver a casa. En el camino, se encuentran con un cavernícola adulto en la distancia. Spot está intrigado, pero Arlo le disuade y siguen adelante. Cuando se acerca otra tormenta, los pterodáctilos regresan, atacan y se llevan a Spot. Arlo se enreda en las lianas y tiene una visión de Henry guiándole a casa. Arlo, en cambio, decide salvar a Spot, haciendo que la visión de su padre se enorgullezca antes de que se desvanezca. Arlo encuentra y ataca a los pterodáctilos, que han acorralado a Spot en el río. Arlo y Spot se lanzan juntos a los pterodáctilos al agua, donde son arrastrados impotentemente río abajo. Cuando un desprendimiento de tierra provoca una ola gigante, Arlo salta al agua para rescatar a Spot, y los dos son arrastrados hacia una cascada. Arlo protege a Spot mientras pasan por la cascada y lo lleva a la orilla.

Cuando se acercan a la casa de Arlo, se les acerca el cavernícola y toda su familia, que muestran un gran interés por Spot. Con gran reticencia, Arlo empuja a Spot a unirse a esta nueva familia adoptiva, y ambos comparten una llorosa despedida. Arlo llega finalmente a casa con su madre y sus hermanos, y deja su marca en el silo entre las de su madre y su padre.