Они решают, что Боровой и Иголкин останутся стеречь собак и снаряжение, а остальные участники экспедиции, взяв с собой одну из собак — Генерала, двинутся в глубь Плутонии по реке Макшеева. Путешественники обнаруживают, что по мере спуска вниз по реке животный и растительный мир меняется от плейстоценовой эпохи к более древним временам — к плиоцену, к миоцену и т. д. Участники доходят до места впадении реки в море Ящеров, которое находится в зоне юрского периода. Герои обнаруживают в данной зоне помимо характерных для юрского периода животных — динозавров, птеродактилей, чудовищных муравьёв, которые уносят все их вещи в муравейник. Оказавшись в безвыходной ситуации герои подходят к краю безграничной Чёрной пустыни, собирают в кратере серу, сделав сернистый газ отравляют весь муравейник и спасают свои вещи. С другими муравьями герои ведут постоянные сражение. Участники экспедиции обнаруживают величайшие богатства Плутонии — огромные залежи золота, серебра, меди, железа.

Исследовав море Бронтозавров герои решают возвращаться обратно. Вернувшись, они обнаруживают, что Борового и Иголкина похитили первобытные люди. Борового и Иголкина удаётся спасти и все герои, целые и невредимые возвращаются на земную поверхность и на «Полярную звезду», где их ждёт Труханов. На корабле они рассказывают о своих приключениях и беседуют о загадках Плутонии.

«Полярную звезду» встречает австро-венгерский крейсер «Фердинанд», экипаж которого захватывает «Полярную звезду» и сообщает о начавшейся войне, согласно её законам судно и его груз конфискуется до окончания войны. Весь экипаж «Полярной звезды» высаживают на Камчатке и разрешают взять только записные книжки и провизию. Позже герои добираются до России и сообщают о захвате «Полярной звезды». Позднее моряки находят брошенное и полностью обобранное судно.

Начинается смутное время. Одни участники экспедиции погибают на фронте, другие умирают. Коллекции, собранные в Плутонии, пропали. Труханов уже не надеется на их обратное получение.

Флора Плутонии

Флора Плутонии зависит от положения зоны: чем южнее, тем древнее флора.

В романе даётся весьма точное описание растительности. При этом, однако, автор описывает юрский лес как полностью состоящий из хвощевидных и папоротникообразных, хотя там должны доминировать голосеменные растения. Возможно, это связано с тем, что в начале двадцатого века считалось, что настоящие голосеменные развились довольно поздно, в то время как сейчас выяснено, что они появились ещё в каменноугольном периоде и их расцвет начался уже в триасе. Другое возможное объяснение состоит в том, что путешественники большую часть романа плывут на лодках по рекам и морям Плутонии, а значит видят лишь полуводную и околоводную флору, которая действительно состояла в основном из хвощей и папоротников. По настоящему далеко от берега вглубь страны путешественники уходят лишь в зоне плейстоценовой тундростепи (в романе, в соответствие с представлениями своего времени названа тундрой, но это сухая тундростепь, так как путешественники снимают лыжи), в зоне олигоценовой степи и в Черной пустыне.

Фауна Плутонии

Фауна Плутонии, как и флора зависит от расположения зоны. Ниже даны списки животных, упомянутых в романе, разбитые по группам животных и данные в том порядке, в котором их встречали герои романа.