Cuatro años después de que los dinosaurios se hayan soltado en tierra firme, los humanos han tenido que adaptarse a su presencia. Se ve al Mosasaurus tirando de un barco de pesca después de agarrar su jaula de peces con sus mandíbulas. Muchas personas han muerto a causa de incidentes relacionados con los dinosaurios, y aunque muchos piensan que habría que matarlos a todos, otros han encontrado en el mercado negro una forma de vender y distribuir ilegalmente los dinosaurios capturados. El gobierno entrega las riendas a BioSyn Genetics, una empresa dirigida por Lewis Dodgson (Campbell Scott) con la promesa de mantener a los dinosaurios retenidos en un santuario en las montañas Dolemite de Italia para seguir investigándolos con fines farmacéuticos. Las noticias también señalan que Maisie Lockwood (Isabella Sermon) ha desaparecido tras conocerse su verdadera naturaleza como clon.

En unas instalaciones de Nevada, Claire Dearing (Bryce Dallas Howard) y Zia Rodríguez (Daniella Pineda) sacan de contrabando un bebé dinosaurio de un laboratorio de BioSyn. Se unen a Franklin Webb (Justice Smith) mientras escapan en una furgoneta, pero los guardias de seguridad los persiguen hasta que los tres consiguen perderlos. Franklin y Zia le dicen a Claire que ya no pueden seguir con este tipo de trabajo, y aunque apoyan a Claire y sus esfuerzos, se pasan a trabajos más seguros para ellos.

En algún lugar cerca de las montañas nevadas de Nevada, Owen Grady (Chris Pratt) está montando un caballo para domar a un gran dinosaurio. Cuando termina, vuelve a la cabaña que comparte con Claire y Maisie, ya que él y Claire son ahora sus padres adoptivos. Aunque a Maisie le gusta alejarse de casa y presenciar a los dinosaurios en tierra, Claire y Owen intentan mantenerla oculta por miedo a que alguien la persiga. Esto hace que se moleste con ellos, y también que sienta curiosidad por Charlotte Lockwood, de quien fue clonada. Efectivamente, unos mercenarios dirigidos por Rainn Delacourt (Scott Haze) les espían en el bosque, siendo Maisie su objetivo.

No muy lejos de la cabaña, el raptor Blue ha reproducido asexualmente a un niño (al que Maisie llamará más tarde Beta). Juntos van a cazar un conejo, y Blue ayuda a Beta a luchar contra otro dino que intenta hacerse con su presa.

En Texas, dos niños son perseguidos por un enorme enjambre de langostas. Esto llama la atención de la paleobotánica Ellie Sattler (Laura Dern). Ella investiga la granja donde las langostas atacaron y se comieron todos los cultivos. La madre de los niños le dice a Ellie que los cultivos vecinos, que no fueron tocados por las langostas, son plantados por BioSyn.

Ellie se reúne con el Dr. Alan Grant (Sam Neill), que trabaja con otros aspirantes a paleontólogos. Ella le lleva una langosta capturada y le explica la situación, temiendo que, si se extienden, puedan destrozar la cadena alimentaria. Alan y Ellie se imaginan que BioSyn debe haberlas creado para que sus cultivos sean lo único que queda. Ellie quiere conseguir el ADN de otra langosta en el santuario de BioSyn y pide la ayuda de Alan. Ya fue invitada por su viejo amigo, el Dr. Ian Malcolm (Jeff Goldblum). A pesar de mostrar algunas dudas, Alan acaba aceptando unirse.

De vuelta a la cabaña, Blue y Beta se encuentran con Owen, Claire y Maisie. Todos se sorprenden al ver que Blue se ha convertido en madre. Los mercenarios no tardan en actuar y capturan a Beta. Maisie cruza el puente con su bicicleta y también es capturada por los villanos. Owen ve esto y hace que Claire vaya tras ellos. Claire dice que sabe quién puede ayudarles.

Claire contacta con Franklin, que ahora trabaja para la CIA. Él les ayuda a conseguir información sobre Delacourt y les señala al antiguo compañero de trabajo de Owen en Jurassic World, Barry Sembene (Omar Sy), que puede ayudarles a llegar a donde sea que los mercenarios estén llevando a Maisie y a Beta.

Alan y Ellie llegan al santuario y conocen a Ramsay Cole (Mamoudou Athie), jefe de comunicaciones de BioSyn. Éste les presenta a Dodgson, quien les promete que están trabajando en algo revolucionario y rompedor. Alan y Ellie son acompañados hasta encontrar a Ian dando una conferencia. Después, se une a ellos y discretamente le dice a Ellie que las langostas son en realidad parte de un siniestro plan de BioSyn. Mientras tanto, Dodgson se reúne con el Dr. Henry Wu (BD Wong), que desde entonces se ha arrepentido de sus acciones al ayudar a mantener estos experimentos, ya que observa que las langostas han crecido a un ritmo alarmante.

En Malta, una asociada de Dodgson, Sonoya Santos (Dichen Lachman), le llama para decirle que Maisie y Beta han sido transportadas por separado al cuartel general de BioSyn. Owen y Claire también llegan y se reúnen con Barry. Éste les lleva a un mercado negro de dinosaurios, donde los dinos son vendidos, comidos u obligados a luchar. Claire conoce a Kayla Watts (DeWanda Wise), una piloto que vuela para los vendedores. Ella le advierte a Claire que no se meta con nadie de allí, pero finalmente acepta ayudar a Claire a encontrar a Maisie. Mientras esto sucede, Owen y Barry permanecen ocultos y son testigos de la reunión de Delacourt con Santos para el contrabando de Atrociraptores. Los dos se enfrentan y luchan contra Delacourt y sus hombres. Owen le ordena que diga dónde están Maisie y Beta, y él sólo le da el nombre de Santos antes de que se lo coman los dinos en el ring de lucha. Claire lucha contra Santos y se entera de que Maisie se dirige a BioSyn, y huye de un dinosaurio suelto antes de reunirse con Kayla. Barry detiene a Santos, pero no antes de que ataque con uno de sus dinos a Owen, que va en moto para alcanzar a Claire y Kayla. Se las arregla para abordar el avión de Kayla justo cuando ella se prepara para despegar con Claire, y Owen utiliza la motocicleta para derribar al dino de la rampa y caer al océano.

Maisie llega al cuartel general y se encuentra con Wu. Este le explica que no es un clon de Charlotte, sino su hija real que se reprodujo asexualmente al igual que Beta. Maisie ve un vídeo de Charlotte (Elva Trill), y ve cuando estaba embarazada de Maisie. Charlotte padecía una enfermedad, pero consiguió alterar el ADN de Maisie para eliminar todo rastro de la enfermedad. Wu espera que, estudiando el ADN de Maisie, pueda revertir el brote de langostas alterando su ADN.

Alan y Ellie se cuelan en la sala de contención de las langostas para obtener una muestra de ADN, justo cuando Maisie intenta escapar con Beta. Dodgson hace sonar la alarma, lo que provoca que las langostas rodeen a Alan y a Ellie, pero consiguen salir sanos y salvos. Se encuentran con Maisie, que sabe quiénes son y viceversa. Ella se une a ellos mientras corren. Los encuentra Ramsay, que acepta ayudarlos porque considera que el trabajo de BioSyn no es ético. Los envía en un monorriel a un lugar seguro. Ellie le cuenta a Maisie que conoció a Charlotte cuando era estudiante, y dice que era una persona brillante y amable.

En el aire, el avión de Kayla es atacado por Quetzalcoatlus, lo que obliga a Claire a eyectarse y caer en los árboles después de que le arranquen el paracaídas. Owen y Kayla se estrellan en un lago helado cercano. Intentan cruzarlo con seguridad, pero son perseguidos por otro dinosaurio. Los dos logran cruzar justo a tiempo y se dirigen a reubicar a Claire. Ella baja del árbol pero tiene que esquivar silenciosamente a un Pyroraptor que la acecha en el bosque. Owen y Kayla se esconden mientras el T-Rex hace su aparición para comer, pero es retenido por un Giganotosaurus, un depredador mucho más grande. Consiguen llegar hasta Claire.

Alan, Ellie y Maisie se abren paso por las cavernas y se encuentran con el ataque de los dinosaurios, lo que les lleva a correr hasta que consiguen salir al exterior. Mientras tanto, Ian le echa la bronca a Dodgson por sus acciones y éste le despide. Ian trabaja con Ramsay para volver con los amigos de Ian. Les ayuda a escapar de los dinos liberándolos del recinto. Dodgson prende fuego al laboratorio de langostas para destruir las pruebas. Las langostas en llamas se liberan y comienzan a volar hacia el exterior. Alan, Ellie, Ian y Maisie intentan huir de un gran dinosaurio en una furgoneta, pero son derribados por una colina. Por suerte, aterrizan cerca de Owen, Claire y Kayla, reuniendo a los dos primeros con Maisie. Claire también conoce a Ellie y Owen a Alan. El grupo es entonces acechado por el Giganotosaurus, que casi atrapa a Maisie, pero ella escapa. Ian lo rechaza lanzando un paño en llamas a su boca.

Mientras los héroes trabajan en un plan de escape, BioSyn comienza a arder hasta los cimientos, obligando a los empleados a huir. Dodgson intenta salir con su trabajo, y Ramsay le regaña por última vez antes de marcharse. Dodgson intenta huir en el monorraíl, pero es acorralado por un trío de dilofosaurios, que lo convierten en una comida. Beta se encuentra con los héroes y es sedada para que puedan llevarla con seguridad. También los encuentra Wu, que ha encontrado una forma de alterar el ADN de las langostas para detener la propagación. Justo cuando el grupo se prepara para partir, el Giganotosaurus reaparece, pero entonces queda atrapado entre el T-Rex y un Therizinosaurus. Los humanos huyen para evitar la pelea entre los dinos, que termina cuando el T-Rex empuja al Giganotosaurus hacia las garras del Therizinosaurus.

Al volver a la seguridad, Alan y Ellie reavivan su romance y más tarde se dirigen a Washington DC para testificar contra BioSyn. El trabajo de Wu es un éxito y detiene la propagación de la langosta. Owen, Claire y Maisie vuelven a casa y reúnen a Beta con Blue. Antes de retirarse al bosque, Blue comparte una última mirada con Owen.

Un último clip de Charlotte reproduce la adaptación de la sociedad a los dinosaurios en el continente, y señala que la humanidad aprenderá algún día a coexistir con los dinosaurios.