大卫卡尔与克拉布驾驶潜水艇顺利潜入深海并进入了地下世界的入口，在地图与日记的指引下他们找到了太阳石的所在。瀑布城的首席太阳石逐渐失效，大量翼龙开始袭击城市令居民危在旦夕。在顺利拿到新的太阳石后克拉布暴露了自己的阴谋，他抛下大卫卡尔独自离开却最终葬身深海。大卫与卡尔意外找到了在此藏身的父亲，父子三人游出地下世界，大卫驾翼龙将新的太阳石送回瀑布城，自此城中危机解除。

因为太阳石大规模的失去作用大量的难民涌进了瀑布城，为了挽救恐龙帝国的未来玛莉安与大卫卡尔一同再次探险神庙，不料返回时大卫与卡尔却被逮捕送上法庭审判。在看到首席太阳石也不断失去效用后玛莉安十分担心。克拉布终于找到了当年船长日记的全部，他希望大卫与卡尔能帮他挽救恐龙帝国。在躲过追捕后玛莉安与大卫卡尔再次逃出瀑布城，他们在海上的古船中见到了克拉布与他的一系列收藏。

卡尔所照看的编号26的恐龙蛋终于孵化，他为它取名“26”。大卫在天龙队的训练中意外自己的惧高症频频受挫，在玛莉安的鼓励下他一次次地挑战与训练自己，他向玛莉安表达了自己的爱慕之心但玛莉安却无法明白自己的感情。卡尔在克拉布的帮助下造小船想要出海回家，却不料26竟跟着他一路跑人海中，卡尔为了救26只好再次返回。在天龙队的毕业典礼上大卫经受挫折后终于成功召唤到了翼龙，他正式成为一名天龙骑士。

在脱险后玛莉安一行到了母亲所在的族群维达巴，大卫也逐渐恢复了健康。在经过一系列的培训之后他们被分配到不同的地方工作，大卫加入了天龙队而卡尔则留在了养殖场，他们均受到了不同的挑战。恐龙帝国各处的太阳石都在逐渐失去功效，这对帝国的安危很是危险。克拉布将林宝带到自己家中问出了大卫与卡尔的下落，当林宝发现他的偷盗罪行想要举报他时却遭到了克拉布的偷袭。

大卫与卡尔住进了图书管理员恐龙林宝的家中，一心回家的卡尔对这里的一切都不愿接受，而大卫却将这看做了一次奇异的探险。在玛莉安的带领下大卫领略了瀑布镇美丽的全景与神奇的太阳石，而卡尔却在克拉布的教唆下偷出了图书馆的船长日记想要离开。兄弟两在争执中双双坠入深渊，玛莉安与林宝一路搜救终于找到了他们的踪迹并意外发现了通往地下世界的入口。不料入口处埋伏的肉食恐龙让他们陷入危机之中。

大卫与卡尔两兄弟随父亲驾飞机出行时意外遇到雷暴，飞机失事坠入海中，死里逃生的兄弟两游到了一个叫“恐龙帝国”的地方。这里恐龙与人类和谐相处恍如世外之景，大卫与卡尔认识了身为恐龙帝国第20代子孙的玛莉安。在逃过霸王龙的袭击在腕龙的帮助下穿过雨林来到瀑布镇后他们被告知自己成为了瀑布镇正式的新入居民，一心回家的兄弟两不得不暂时留了下来。