《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。
　　17岁的西恩·安德森收到了一串奇怪的求救信号，这个信号来自一个并不存在的小岛。这引起了安德森极大的兴趣。
　　因为没有办法追踪到信号的源头，安德森新的继父，汉克遂收拾好行囊，带着安德森起身前往南太平洋上去追踪信号。来到了南太平洋的他们顺着信号，找到了一个小岛。这个小岛上人迹罕至，而且也没有人能活着走出去，所以不为人知。小岛上充满了奇怪的生物，而且有着令人震惊的美丽。更重要的是，这里隐藏着众多不为人知的秘密。
　　和汉克一起的，是一个叫做嘎巴图的直升飞机飞行员，他的女儿凯拉妮也执意要上岛一看究竟。随着这一行人在岛上越走越远，越来越多的秘密将被揭示出来，而且本意要救人的他们也陷入到了重重的危险之中。