На земле динозавров начинается засуха. Еды и воды нет. Поэтому травоядные динозавры направляются на запад, где находится Великая Долина. Только там еды и воды хватит на всех. Стада останавливаются лишь, чтобы пополнить потомство. В стаде «длинношеих» динозавров рождается малыш Литтлфут. В его стаде в живых остались лишь мама, бабушка и дедушка.
Во время пути Литтлфут встречает маленького «трёхрога» Сэру. Но отец Сэры не позволяет им играть, объясняя это тем, что «трёхрогие не играют с длинношеими». Мать Литтлфута объясняет сыну, что есть разные виды динозавров и каждый должен придерживаться своего рода. Но в то же время она утешает его тем, что в Великой Долине будет много представителей их рода и Литтлут сможет найти себе друзей.
Вскоре Литтлфут и Сэра снова встречаются и начинают играть с лягушками. Неожиданно появляется хищник Острозуб и пытается съесть детенышей. Мать Литтлфута встает на их защиту и вступает с ним в бой. В это же время начинается землетрясение, в результате чего открывает глубокое ущелье. Мать Литтлуфута скидывает туда хищника, но она сама получила тяжелые ранения. Литтлфут и Сэра оказываются разделены со своими семьями.
Литтлфут находит свою мать умирающей. Перед смертью она говорит сыну, что теперь ему придётся искать Великую Долину одному.
Подавленный и расстроенный смертью своей матери, Литтлфут встречает старого Корнееда. Он пытается успокоить малыша. Для этого он говорит, что его мама всегда будет рядом с ним. При условии, что Литтлуфут будет помнить то, чему она его научила. Но эти слова не особо ему помогают. Он не может есть и забыл про поиски Великой Долины. Вскоре Литтлфут слышит голос своей матери, который подсказывает ему, как найти Великую Долину: он должен идти за сияющим кругом, пройти через скалу, похожую на шею динозавра, и горы, извергающие огонь. На своем пути он в очередной раз встречает Сэру. Литтлфут предлагает ей искать Великую Долину вместе, но она самоуверенно отказывает ему.
Литтлфут снова оказывается один. Но его одиночество не длится долго. Вскоре он встречает «пловчиху» Даки и «летуна» Питри, который не умеет и боится летать, хотя хочет научиться.
Тем временем Сэра на дне в ущелья находит Острозуба. Думая, что он мёртв, она бьёт его. Только вот он оказывается жив и пробуждается от ее ударов. Сэре удается сбежать и встретить остальных малышей. Она рассказывает им про то, что Острозуб жив, но Литтлфут отказывается ей верить. Когда Сэра рассказывает о своей встречи с Острозубом (при этом преувеличивая свою храбрость), она случайно подбрасывает Даки в воздух. Таким образом Даки находит яйцо «шипохвоста». Из яйца вылупляется крупный и очень прожорливый детёныш. Он получает имя Спайк. Даки приводит Спайка в группу, и впятером они отправляются на поиски Великой Долины.
Во время поисков голодные детёныши натыкаются на небольшую рощу, но ее съедает другое стадо динозавров. К счастью в роще уцелело небольшое дерево. Им удаётся добраться до еды, встав друг другу на плечи и стряхнув всю листву с дерева на землю. Сэра всё это время держится в стороне от остальных ребят и считает, что сможет справиться со всеми трудностями одна. При этом ночью, она ложится спать с остальными, чтобы не замерзнуть.
Утром на детёнышей нападает Острозуб. Детенышам удается не только сбежать, но и найти скалу, похожую на шею динозавра, а затем и горы, извергающие огонь. Но они все еще не могут найти Великую Долину. Сэра теряет терпение, ссорится с Литтлфутом и решает идти "правильной", как ей кажется, дорогой. Даки, Спайк и Питри идут за ней, оставляя Литтлфута одного. Но путь Сэры оказывается очень опасным. Даки, Спайк и Питри едва не погибают. Их спасает Литтлфут. Вскоре они спасают Сэру от разъяренных пахицефалозавров. Но гордость не позволяет Сэре признаться в своей неправоте, поэтому она уходит со слезами на глазах.
Острозуб продолжает преследовать малышей. Литтлфут решает избавиться от него раз и навсегда. Для этого он решает заманить хищника в глубокую часть озера, а затем скинуть на него большой камень со скалы. Даки выманивает Острозуба, но Литтлфуту и Спайку не хватает сил сбросить камень. Питри решает отвлечь Острозуба, бросая в него камень, но сам падает со скалы прямо на Острозуба. Находясь в смертельной опасности, Питри удаётся взлететь. Острозуб начинает карабкаться на скалу, но неожиданно Сэра возвращается и помогает сбросить камень вместе с Острозубом. Падая вниз, Острозуб цепляет Питри зубами и тащит его на дно вместе с собой. Друзьям кажется, что он мертв. К счастью, Питри удаётся спастись.
В финале фильма малыши находят Великую Долину, где их уже ждут родные.
