Dinot New Yorkissa

Linnunpoikanen nimeltä Pallero karkaa kotoaan kyllästyttyään veljiensä käytökseen ja tapaa älykkään Tyrannosauruksen nimeltä Rex, joka pelaa golfia ja joka alkaa kertoa Pallerolle elämäntarinaansa.

Liitukaudella Rex oli vielä alkukantainen peto, joka jahtasi pienempiä dinosauruksia, kunnes Maahan saapui avaruusalus. Pieni avaruusolento nimeltä Hyrri houkuttelee Rexin alukseen ja syöttää tälle "aivoviljaa", aamiaismuroja, joiden vaikutuksesta Rex muuttuu älykkääksi. Tämän jälkeen Rexille annetaan hänen nimensä ja hän tapaa kolme muuta aivoviljaa syönyttä dinosaurusta: Triceratopsin nimeltä Woog, Pteranodonin nimeltä Elsa ja Parasaurolophusin nimeltä Dweeb. Nelikko tapaa myöhemmin kapteeni Kirkassilmän, Hyrrin isännän ja aivoviljan keksijän. Toivomusradion kautta hän näyttää kuinka nykyhetken lapset toivovat voivansa nähdä oikeita dinosauruksia ja oli toiveen täyttämiseksi antanut Rexille ja muille aivoviljaa ennen kuin veisi nämä nykyhetkeen. Hän neuvoo dinosauruksia etsimään tohtori Julia Lemmetyisen, joka työskentelee luonnontieteellisessä museossa, mutta pysymään kaukana hulluksi tulleesta kaksoisveljestään, professori Kierosilmästä.

Kirkassilmä pudottaa dinosaurukset nykyhetken Hudson-jokeen, jossa he tapaavat Louien, kotoaan karanneen pojan, joka aikoo liittyä sirkukseen. Louie lupaa opastaa dinosaurukset museoon ja he tapaavat matkan aikana Cecilian, tytön, jonka vanhemmat ovat usein poissa kotoa. Louie taivuttelee Cecilian karkaamaan myös kotoa ja auttamaan dinosauruksia pääsemään museoon.

Jotta ihmiset eivät joutuisi paniikkiin, Louie, Cecilia ja dinosaurukset soluttautuvat kiitospäivän paraatiin. Paraatin katsojissa on useita lapsia, jotka toivovat dinosaurusten olevan oikeita, jolloin Rex alkaa laulaa laulua "Roll Back the Rock (To the Dawn of Time)". Puhkaistessaan vahingossa Apatosaurus-ilmapallon, hän tulee vahingossa paljastaneeksi ihmisille olevansa oikea dinosaurus. Ihmiset jouksevat panikoituneina pois ja poliisit alkavat ajaa dinosauruksia takaa. Sillä välin Louie ja Cecilia selvittävät tiensä keskuspuistoon, jossa he tapaavat Kierosilmän, joka johtaa "karmaisevalla kiertueella" olevaa sirkusta. Tietämättöminä Kierosilmän todellisesta luonteesta, he allekirjoittavat sopimuksen, mutta dinosaurusten saapuessa paikalle, Kierosilmä paljastaa käyttävänsä sirkustaan pelotellakseen muita ihmisiä. Kauhuradionsa avulla hän paljastaa lasten pelkäävän eniten hirviöitä ja yrittää suostutella dinosaurukset ottamaan "aivohiljaa", pillereitä, jotka kumoavat aivoviljan vaikutuksen. Kun Kierosilmä muuttaa puolikkailla pillereillä Louien ja Cecilian väliaikaisesti simpansseiksi, dinosaurukset suostuvat vastahakoisesti liittymään sirkukseen, jota Kierosilmä vapauttaisi lapset.

Seuraavana aamuna Louie ja Cecilia tapaavat omasta teatteriseurueestaan eksyneen ja Kierosilmän sirkukseen liittyneen pellen. Pelle paljastaa lapsille mitä dinosauruksille oli tapahtunut, jolloin Louie suostuttelee hänet auttamaan soluttautumaan seuraavan illan näytökseen. Näytöksen aikana Kierosilmä hypnotisoi alkukantaiseksi palautuneen Rexin saadakseen tämän tottelemaan. Mutta sitten korpit aiheuttavat ongelmia teltan valaistukseen, jolloin Rex vapautuu hypnoosista ja yrittää hyökätä Kierosilmän kimppuun. Louie menee väliin ja yrittää suostutella Rexin säästämään Kierosilmän hengen. Tällöin aivohilja menettää vaikutuksensa ja dinosaurukset muuttuvat taas älykkäiksi ja kilteiksi. Silloin Hyrri ja kapteeni Kirkassilmä saapuvat paikalle ja vievät lapset sekä dinosaurukset mukanaan pois. Pelle eroaa Kierosilmän palveluksesta ja Kierosilmä jää yksin omien korppiensa armoille, jotka hyökkäävät ja jättävät Kierosilmästä jäljelle vain hänen ruuvisilmänsä.

Kirkassilmä vie dinosaurukset museoon, jossa he tulevat viettämään lopun elämänsä. Louiesta ja Ceciliasta tulee parhaat ystävät ja he tekevät sovinnon vanhempiensa kanssa. Nykyhetkessä Rex palauttaa Palleron perheensä luokse ennen kuin palaa museoon.

• Rex (Tyrannosaurus rex)
• Woog (Triceratops)
• Dweeb (Parasaurolophus, suomenkielisessä versiossa sanottu virheellisesti Apatosaurukseksi)
• Elsa (Pteranodon, vaikkakin omien sanojensa mukaa Pterodactylus)
• pieni dinosaurus, jota Rex jahtaa elokuvan alussa (Thescelosaurus)
• pieni dinosaurus, joka on liiskaantunut Woogin jalkapohjaan (Compsognathus)