特雷弗（布蘭登·費舍飾）作為大學地質教授始終堅信凡爾納小說中的地心世界真實存在，這種反傳統理論使他淪為學界笑柄并失去學術聲譽。為驗證猜想，特雷弗帶著侄子肖恩（喬什·哈切森飾）和冰島向導漢娜（安妮塔·布瑞姆飾）前往火山巖洞考察。在探索中，三人意外墜入冰層下的地心通道，在神秘世界里目睹與小說描述完全一致的巨型蕨類森林、發光生物群落和遠古海洋。他們借助巖漿活動產生的地質動力，沿著間歇泉形成的天然升降通道重返地面，并通過帶回的特殊晶體樣本和影像資料，向科學界證實了地心世界的客觀存在。這場冒險不僅讓特雷弗的學術理論獲得承認，也讓肖恩對科學探索產生了全新認知。