ساعات کاری معمول موزه اهمیتی ندارد، چرا که ما سر دیوید اتنبرو را در سفری پس از ساعت اداری در موزه تاریخ طبیعی لندن، یکی از پاتوق‌های مورد علاقه‌اش، همراهی می‌کنیم. نمایشگاه‌های مختلف موزه از جمله دایناسورها، خزندگان و موجودات عصر یخبندان زنده می‌شوند.

۲۲۰ میلیون سال پیش، دایناسورها در حال آغاز فرمانروایی خود بر زمین بودند. اما گروه دیگری از خزندگان در آستانه یک جهش فوق‌العاده بودند: پتروسورها (خزندگان بال‌دار) در حال به دست گرفتن کنترل آسمان‌ها بودند. داستان چگونگی و چرایی به پرواز درآمدن این موجودات مرموز، از هر داستانی تخیلی‌تر است. در مستند «هیولاهای پرنده سه بعدی»، سر دیوید اتنبرو، برجسته‌ترین طبیعت‌شناس جهان، تلاش می‌کند تا حقیقت را درباره پتروسورهای معمایی کشف کند؛ موجوداتی که طول بال‌هایشان تا ۴۰ فوت می‌رسید و با یک هواپیمای جت امروزی برابری می‌کرد.

بینش بزرگ داروین مبنی بر اینکه حیات طی میلیون‌ها سال از طریق انتخاب طبیعی تکامل یافته است، سنگ بنای تمام مجموعه‌های تاریخ طبیعی دیوید اتنبرو بوده است. در این مستند، او ما را به سفری عمیقاً شخصی می‌برد که بازتاب‌دهنده زندگی خودش و مسیری است که برای درک نظریه داروین طی کرده است.