凭借精湛的计算机图形和逼真的相机场景，这部动画片将观众带回了白垩纪晚期，当时巨大的内陆海将北美大陆一分为二。影片以好奇、爱冒险的长喙龙（俗称“多莉”）为故事主角，让观众与她一起徜徉在史上最具破坏力的海洋世界。一路上，她遇到了长脖子的蛇颈龙、巨大的海鬼、凶猛的海鱼、强大的鲨鱼，以及最具破坏力的海兽——沧龙。影片将世界各地古生物学家的一系列发现编织成一个引人入胜的故事，像侦探一样揭开许多古老而神秘的海洋世界的神秘面纱。观众跟随古今化石研究人员远赴远方，探寻历史上最令人敬畏的生物留下的痕迹，一一呈现人类对电影中已灭绝生物的发现。
