Los hermanos Zach y Gray Mitchell visitan Jurassic World, un parque temático de dinosaurios en la Isla Nublar, del que su tía Claire Dearing es la directora de operaciones. Claire asigna a su asistente Zara como guía de los chicos, pero ellos la evaden y exploran por su cuenta.

En otro lugar de la isla, el ex veterano de la Marina y etólogo Owen Grady ha estado entrenando a un cuarteto de velociraptores compuesto por Blue, Delta, Echo y Charlie, e investigando su inteligencia. Basándose en la capacidad de los raptores para seguir órdenes, el jefe de seguridad de InGen, Vic Hoskins, cree que los animales pueden ser convertidos en armas, una idea a la que Owen y su ayudante Barry se oponen con vehemencia.

Antes de su apertura, Claire y el propietario del parque, Simon Masrani, inspeccionan la nueva atracción del parque, el Indominus rex, un dinosaurio transgénico creado por el genetista Dr. Henry Wu. Masrani encarga a Owen la evaluación de la seguridad del recinto. Owen advierte a Claire que el Indominus carece de habilidades sociales, lo que lo hace peligroso e imprevisible. Cuando el Indominus parece haber escapado, Owen y dos trabajadores del parque entran en el recinto. El Indominus, que puede camuflarse y enmascarar su firma de calor, aparece de repente. Owen sobrevive, pero devora a los otros dos hombres antes de escapar al interior de la isla. Al darse cuenta de que es muy vicioso e inteligente, Owen aconseja a Masrani que haga destruir al Indominus, pero para proteger la inversión de su empresa, Masrani envía una unidad especializada para someterlo con armamento no letal, de modo que pueda ser devuelto a su potrero con seguridad. Después de que la mayor parte de la unidad sea masacrada, Claire ordena la evacuación del sector norte de la isla, mientras Masrani reflexiona sobre la advertencia de Owen y se enfrenta a Wu.

Mientras exploran el parque en un vehículo turístico, Zach y Gray entran en una zona restringida. El Indominus llega y destruye el vehículo pero los chicos escapan por poco. Encuentran las ruinas del centro de visitantes original de Parque Jurásico, reparan un viejo Jeep Wrangler y regresan al complejo del parque.

Mientras Claire y Owen buscan a los chicos, también escapan a duras penas del Indominus. Masrani y dos soldados persiguen al Indominus en helicóptero, pero éste irrumpe en la pajarera del parque. Los pterosaurios del aviario estrellan el helicóptero de Masrani, matando a sus pasajeros, antes de converger en el complejo, y atacar a todos, incluyendo a Zara, que es devorada por un Mosasaurus. Gray y Zach encuentran a Owen y Claire en el complejo turístico mientras el personal armado derriba a los pterosaurios.

Al asumir el mando, Hoskins ordena que se utilicen los raptores para rastrear al Indominus, a lo que Owen accede a regañadientes y encabeza el asalto con los raptores. Al encontrar al Indominus, los dinosaurios comienzan a comunicarse entre sí. Owen se da cuenta de que el Indominus tiene ADN de Velociraptor y le quita a Owen el mando de los raptores, convirtiéndose en el nuevo alfa de la manada. Las tropas disparan al Indominus, pero éste escapa. Los raptores matan a la mayoría de las tropas, mientras que Charlie muere en el caos. Hoskins evacúa a Wu y a los embriones de dinosaurio de la isla para proteger la investigación de Wu. Owen, Claire y los chicos encuentran a Hoskins en el laboratorio asegurando más embriones, pero Delta irrumpe y lo mata.

Owen restablece su vínculo con los tres raptores supervivientes antes de que el Indominus reaparezca. Atacan al híbrido, pero Delta y Echo mueren y Blue queda inconsciente. Claire libera al tiranosaurio rex, la atracción más veterana del parque, de su corral y lo atrae a una batalla con el Indominus. El Indominus gana rápidamente la ventaja sobre el Tiranosaurio hasta que Blue se recupera y se une a la batalla. El dúo domina al Indominus hasta que se ve acorralado en el borde de la laguna, donde es arrastrado bajo el agua por el Mosasaurus.

Los supervivientes son evacuados y la isla es abandonada de nuevo. Zach y Gray se reúnen con sus padres, mientras que Owen y Claire deciden permanecer juntos. De vuelta a la ahora abandonada Isla Nublar, el Tiranosaurio sube a la plataforma de aterrizaje del helicóptero y ruge en señal de victoria, restableciendo su dominio como Reina de la Isla.