《地心历险记2》与前一部一样取材自儒勒·凡尔纳的小说，本故事根据《神秘岛》改编，但做出了部分改动，并且加入了新的元素。
在这一集中乔什·哈彻森饰演的男主角肖恩接收到来自神秘岛屿的求救信号，这个信号与他失踪的祖父息息相关。肖恩决定去神秘岛一探究竟，但母亲的男友（巨石·强森饰演）竭力阻止他，因为传说神秘岛有许多未知的危险。肖恩一意孤行，为了保证他的安全，母亲的男友只好陪同他前往，与他们一起去的还有飞行员父女。
在经历重重困难后，肖恩祖孙终于重逢，然而这份高兴没持续多久，岛上的五个人就面临着更大的危机：神秘岛火山喷发地震袭来，岛屿岌岌可危，他们必须赶在岛屿沉没于大海前逃出去。