Velociraptor diorama Jurassic Park the Noble Collection in doos

Naast het eiland waar Jurassic Park gebouwd werd (Isla Nublar), is er nog een tweede eiland, (Isla Sorna, "Site B"). Op dit eliand werden dinosauriërs gekweekt voordat ze naar het park gingen. Nadat een orkaan "Site B" zwaar toetakelde, was men genoodzaakt de dinosauriërs vrij te laten op het eiland. Normaal gezien kunnen de dinosaurussen niet leven zonder dat de eigenaar van de parken, InGen, hun lysine geeft. Het blijkt echter dat Ian Malcolm gelijk had en het leven een manier vindt om verder te bestaan: herbivoren eten lysine-rijk voedsel en carnivoren eten de herbivoren.

Een Britse familie komt tijdens een cruise toevallig terecht op "Site B", maar hun dochtertje wordt aangevallen door een groep procompsognathussen. Desondanks was de raad van bestuur van InGen van plan om het incident in Jurassic Park en het bestaan van "Site B" geheim te houden. Ondertussen is John Hammond immers niet meer de voorzitter van InGen. Hij kan dus niet meer verhinderen dat de raad van bestuur een expeditie naar "Site B" organiseert.

Hammond stuurt op zijn beurt een team van wetenschappers naar de plek om het eiland in kaart te brengen en een verslag te schrijven zodat de volledige wereld weet hoe de dinosauriërs die hele tijd geleefd hebben. Het team bestaat uit paleontoloog dr. Sarah Harding, fotograaf Nick Van Owen, materiaalspecialist Eddie Carr en mathematicus dr. Ian Malcolm. Malcolm is in eerste instantie tegen het sturen van een expeditie naar het eiland, omdat hij vreest dat er zich een herhaling zal voordoen van de incidenten op het eerste eiland. Maar omdat Sarah Harding, waarmee hij een relatie had, al op het eiland is aangekomen, besluit hij mee te reizen om haar van het gevaar te behoeden. Ook zijn dochter, Kelly, reist mee als verstekeling in een van de trailers.

Eenmaal gearriveerd vindt Malcolm zijn vriendin Sarah en discussiëren ze over hun verblijf op het eiland. Uiteindelijk merken de expeditieleden dat ook het team van Peter Ludlow, die ondertussen gekozen is als nieuwe voorzitter van InGen, ook gearriveerd is op het eiland. Dit team is echter niet van plan om de dino's te bestuderen, maar om ze te vangen en daarmee een nieuw park te bouwen. Roland Tembo, leider van het team, wil een mannelijke volwassenen tyrannosaurus vangen. Het team vangt tijdens hun aankomst meerdere dieren en gaat naar het nest van de tyrannosaurus, waar ze het jong gebruiken om een val op te zetten. Malcolm en zijn team bevrijden intussen alle dieren die het team had gevangen, waardoor het volledige kamp verwoest raakt. Ze redden het jong van de tyrannosaurus en brengen het mee naar hun trailer om het te verzorgen.

Malcolm stapt met zijn dochter in een veiligheidskooi die meters boven de grond staat, maar al snel merken ze dat de tyrannosaurussen in de buurt komen. Malcolm rent naar de trailer, waar de dino's aankomen en het jong terug willen. Het jong komt opnieuw veilig terecht bij zijn ouders. De twee ouderdieren duwen de trailer van een klif, hoewel Eddie op tijd is om Malcolm, Sarah en Nick te redden. De tyrannosaurussen vallen Eddie tijdens de redding aan, waardoor hij na de redding opgegeten wordt.

Om terug in contact te komen met de buitenwereld zien de expeditieleden zich genoodzaakt om naar het centrum van het eiland te trekken en daar te proberen met oud materiaal van InGen het vasteland te contacteren. Het centrum van het eiland is daarentegen de broedplaats van de gevaarlijke velociraptors.

Het lukt uiteindelijk om contact te maken met het vasteland en ze kunnen van het eiland ontsnappen. Ondertussen is toch een volwassen tyrannosaurus gevangen, welke wordt verscheept naar San Diego om daar in het nieuwe park tentoon te stellen. Als het schip in de haven aankomt, blijkt dat iedereen die aan boord was, dood is. Bij het openen van het luik waar de tyrannosaurus in zit, ontsnapt deze en laat in de stad een spoor van vernieling achter, op zoek naar zijn jong. Ian ontdekt waar het jong verblijft en steelt het, zodat vader en kind weer worden herenigd. De twee tyrannosaurussen worden terug verscheept naar het eiland, waar ze rustig en ongestoord verder kunnen leven