Trevor (Fraser) é um cientista com teorias tão absurdas que nem mesmo a comunidade acadêmica acredita muito nele. Decidido a descobrir o que aconteceu com seu irmão, que simplesmente sumiu, ele embarca para a longínqua e fria Islândia.

Nessa busca, vai acompanhado por seu sobrinho, o rebelde adolescente Sean (Josh Hutcherson), e pela bela guia Hannah (Anita Briem). Durante a expedição, os três ficam presos numa caverna e, na tentativa de sair dali, caem e chegam ao centro da Terra.

Ali, descobrem um fascinante mundo perdido. É o início da mais fantástica aventura de suas vidas! Percorrendo caminhos misteriosos e visitando lugares nunca antes vistos, encontrarão belezas, mas também passarão por muitos perigos.

Piranhas voadoras, pássaros brilhantes, cogumelos gigantescos, serpentes marinhas, plantas carnívoras e uma mortal criatura chamada gigantossaura são só algumas das coisas estranhas que vivenciarão.

Tristan, Sean e Hannah só têm uma certeza: quando se está a 6 mil quilômetros abaixo da superfície, tudo pode acontecer!