雖然特雷弗（布蘭登·費舍BrendanFraser飾）是大學的地質教授，但是卻經常做出挑戰傳統的事情。他認為，凡爾納的小說并不是科幻，而是真是存在的。就是因為這樣的對立理論，使其被傳為學院里的笑話，使得他的學術名聲毀于一旦。不過特雷弗卻毫不在意這些，他堅信自己的理論是正確的。為了驗證自己的理論，特雷弗帶著侄子肖恩（喬什·哈切森JoshHutcherson飾）和當地的向導漢娜（安妮塔·布瑞姆AnitaBriem飾）開始了在冰島的旅行。在旅行時，三人意外發現一個奇特的洞穴，并在探詢時踏破薄冰跌入了無底深淵。不過，當他們醒來時，卻發現了一個神秘的地心世界，里面有著各種稀奇古怪的生物，與凡爾納小說里面描述的場景一模一樣。證據終于找到了，但是如何將證據帶回地上？特雷弗三人開始了尋找出路之旅……