เรื่องราวเริ่มต้นที่ เซ็กซ์ตัน (รับบทโดย แบรนดอน ฟราเซอร์ (Brendan Fraser)) นักวิทยาศาสตร์ที่กำลังค้นคว้าหาเบาะแสเกี่ยวกับพี่ชายที่หายไปของเขา โดยใช้บันทึกของพี่ชายเป็นแนวทาง ในการค้นคว้านั้น เขาได้ร่วมมือกับ น้องสาวของพี่ชาย (รับบทโดย อิซาเบล ลูแปง) และ นักศึกษาที่สนใจเรื่องวิทยาศาสตร์ (รับบทโดย จอช ฮัทเชอร์สัน (Josh Hutcherson))
พวกเขาตัดสินใจที่จะเดินทางไปยังไอซ์แลนด์ ซึ่งเป็นสถานที่ที่มีแนวคิดเกี่ยวกับการเดินทางไปยังใจกลางโลก จากนั้นพวกเขาได้พบกับอุโมงค์ลึกลับที่นำพาพวกเขาไปสู่โลกใต้ดินที่น่าตื่นตาตื่นใจและเต็มไปด้วยอันตราย
ในระหว่างการเดินทาง พวกเขาได้เผชิญหน้ากับสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายและท้าทาย รวมถึงการสำรวจภูมิประเทศที่ไม่เหมือนใครและการแก้ปัญหาต่าง ๆ เพื่อหาทางกลับขึ้นสู่พื้นผิว
