De film speelt zich af in de prehistorie, ten tijde van de dinosaurier. Een verteller legt de kijkers uit dat de aarde geteisterd wordt door droogte. Planten sterven af en de dinosauriers zijn gedwongen steeds verder te trekken op zoek naar voedsel. Veel kuddes gaan op zoek naar de Groene Vallei (Great Valley). Deze kuddes bestaan uitsluitend uit dinosauriers van dezelfde soort omdat er sterke rassensegregatie heerst onderling.
Centraal staat de jonge Apatosaurus Platvoet, die met zijn moeder en grootouders (de enigen die nog over zijn van zijn kudde) naar de Groene Vallei wil trekken. Zelfs als Platvoet nog in zijn ei zit, wordt hij meerdere malen belaagd door aasvreters. Zijn moeder redt hem een paar keer uit een benarde situatie. Op een dag ontmoet hij de triceratops Cera, maar zij moet niks van hem weten. De twee worden echter aangevallen door een Tyrannosaurus genaamd Ruigtand. Platvoets moeder komt hen te hulp, maar wordt door Ruigtand dodelijk verwond. Direct na het gevecht ontstaat er een zware aardbeving als gevolg van het verschuiven van de continenten. Platvoet en Cera raken hierdoor beide gescheiden van hun kuddes.
De twee zijn nu op elkaar aangewezen om de Groene Vallei te vinden. Al snel sluiten zich drie andere jonge dinosauriers bij hen aan; de Parasaurolophus Bekkie, de Pteranodon Fladder en de Stegosaurus Punt. Zo ontstaat de eerste kudde met meerdere soorten dinosauriers. De tocht is er een vol gevaren, maar de groep probeert er het beste van te maken. Alleen Cera zit lange tijd dwars. Pas nadat de anderen haar redden van twee agressieve pachycephalosaurus begint ze de anderen eindelijk te accepteren. Er ontstaat een hechte vriendschap.
De hele film zit Ruigtand de groep op de hielen. Uiteindelijk komt Platvoet met een idee om hem uit te schakelen. Ze lokken hem naar de rand van een diepe poel en gooien een zware steen op hem zodat hij in het water valt en verdrinkt. Kort hierop vindt de groep de Groene Vallei, waar ze uiteindelijk ook allemaal hun familie terugvinden.