切斯特磨坊镇突然被从天而降的力场包围，小镇失去了与外界的联系。就在灾难发生之前，一位夫人曾向记者茱莉亚爆料看见很多丙烷运输车进入小镇。

小镇议员吉姆就是此事的始作俑者，连警长杜克也决定为其保密。吉姆的儿子朱尼尔深爱护士助理安琪，但安琪却要和其一刀两断。

外来人员芭比因埋葬一具尸体而被困小镇，他机缘巧合住进了茱莉亚的家里，却发现自己杀死的人就是茱莉亚的丈夫彼得。

芭比梦到自己杀害彼得的情景而惊醒，他想起自己的军牌在和彼得打斗时被其扯下。安琪试图逃离朱尼尔的魔掌，但却无济于事，她故意承认和芭比有染。

茱莉亚赶到小镇电台，她将穹顶的最新消息通报全镇。乔和同学用数学公式计算出了穹顶的范围。发现朱尼尔跟踪自己，芭比出手教训了他。

受吉姆委托，柯金斯潜入杜克的房子消灭罪证，却不幸将房子点燃。危急时刻，吉姆开来推土机将房子推倒，制止了火势。

上集结尾小镇缺乏警务人员，吉姆决定暂管小镇。洛瑞到乔家借宿，二人成了朋友。被逮捕的发狂警官逃狱后不知去向，大吉姆组织一批人展开搜捕行动。

他请求Barbie加入他们，并称他们所做的一切都是为了小镇的安全。与此同时，受安琪启示，朱尼尔外出寻找离开穹顶的出口，Junior决心通过「地道」逃离被穹顶围困的区域。

潜入地下的朱尼尔差点被穹顶所伤，幸亏茱莉亚及时解救。保罗突然现身要杀吉姆，琳达赶来将保罗击毙。被母亲找到的洛瑞和乔牵手告别，不想二人却突然双双晕倒开始胡言乱语。

小镇外的军队突然撤离，镇里的居民开始恐慌。安琪呼救时误将水管损毁，使自己被水围困。小镇爆发了大规模脑炎，琳达和茱莉亚也不幸感染。

吉姆命朱尼尔携枪守住医院大门，自己则和芭比前往迪药房寻药。从菲尔处茱莉亚得知彼得的踪迹，她前往郊外的小屋发现了蛛丝马迹。

洛瑞与乔再次牵手导致癫痫发作，二人将病发的经过用手机拍了下来。芭比将晕倒在小屋的茱莉亚救了回来，并向其谎称彼得因欠债而逃离了小镇。

乔预测自己和洛瑞之所以癫痫发作，是穹顶在向他们传递消息，同时，他们看见大片的蝴蝶附着在穹顶之上。

柯金斯自言自语地说着“摩押”，并逼着吉姆向上帝忏悔自己的罪孽。军方安排小镇居民的亲友在穹顶之外和他们相见。

芭比根据一位官兵透露的情况，得知政府要发射导弹摧毁穹顶，他和琳达等人将小镇居民转移到水泥厂避难。导弹准时在穹顶上空爆炸，穹顶竟安然无恙。

联系不到朱尼尔，琳达请芭比暂时做自己的副官。爱丽丝糖尿病发作，她差点撞到了开来的卡车，卡车为了躲避爱丽丝，撞坏了水塔。

芭比和琳达前往查看水源，却发现湖里的水被甲烷污染无法饮用。奥利家里有自流井，但奥利却是个大麻烦，吉姆决定亲自说服奥利为小镇供水。

洛瑞带着乔私闯进糖尿病患者家里，为母亲找来救命胰岛素。茱莉亚和杜迪驱车查探电台噪音干扰源，却发现洛瑞和乔就是携带者。

芭比和茱莉亚产生感情，并发生了关系。哈莉特看见丈夫出现在穹顶之外，她触碰穹顶后导致胎儿早产，茱莉亚和芭比将其送到爱丽丝处所，爱丽丝顺利帮其接生。

奥利买通保安抢走了吉姆的丙烷，吉姆引爆了保安的车，将丙烷抢了回来。洛瑞和乔在穹顶的中心位置发现了一个小穹顶，洛瑞触碰小穹顶时感应到母亲爱丽丝出事了。

爱丽丝果然心脏病发，离开了人世。安琪和本埋了罗斯，她终于和弟弟乔团聚。

为了防止小镇闹饥荒，吉姆找到奥利，欲说服他贡献出家里的自流井浇灌庄稼，却遭到奥利拒绝。

吉姆带着琳达等人欲抢回自流井，却被奥利带人包围，朱尼尔投靠了奥利。

乔带着茱莉亚找到小穹顶，茱莉亚触摸小穹顶时突然看见乔的幻影。

吉姆带人深夜袭击奥利庄园，芭比趁机炸掉了奥利的自流井，镇里的水库有了水源。

朱尼尔抓住了吉姆，奥利要杀吉姆之时，朱尼尔杀了奥利。

杜迪触碰小穹顶时被电晕了，醒来后她却全然不知自己是怎样被电晕的。

琳达将杜克可能参与贩毒的推测告诉茱莉亚，二人用杜克银行的钥匙打开了保险箱，获知了其中的内情。

在马克斯的威胁下，芭比被逼与维克多进行拳击比赛。

为了不再被马克斯威胁，芭比将自己杀害彼得的事告诉了茱莉亚，没想到茱莉亚已经知道了一切。

安琪料定第四只手印的主人就是朱尼尔，她们四人相约一起触摸小穹顶……

琳达就贩毒一事审问吉姆，吉姆却暗示琳达要提防芭比。

为了解恨，马克斯打伤了茱莉亚，并以朱尼尔的安全威胁吉姆，吉姆决定先发制人，他叫上芭比一起行动。

穹顶天气突变，电台恢复正常，杜迪听到军方一直在找芭比的消息。

芭比活捉了马克斯，吉姆却趁机将马克斯打死，并要杀死芭比。

芭比夺枪自卫，琳达突然出现阻止，吉姆趁机将所有罪责都推给芭比，芭比被迫逃走。

吉姆在小镇选拔志愿者，准备挨家挨户搜查芭比的踪迹。为了小穹顶的安全，乔和洛瑞将其转移到了本家里。

芭比带着安琪来医院接茱莉亚，芭比掩护二人撤离，自己则被赶到的琳达抓了起来。

杜迪从广播中得知吉姆杀了柯金斯，为了掩盖罪行，吉姆枪杀了杜迪，并烧了广播站。

吉姆以茱莉亚众人的性命要挟芭比，芭比答应认罪。

小穹顶中的粉蛋变成了金色，帝王蝶即将孵化。

孵化的帝王蝶撞击小穹顶留下一些奇怪的斑点，与此同时，大穹顶上空也同样变黑。

茱莉亚和安琪救出了芭比，二人与乔、洛瑞顺利会面。

四人再次触摸小穹顶时，穹顶破裂，帝王蝶飞了出来，众人惊讶发现茱莉亚才是被加冕的君主。

芭比撞倒朱尼尔助众人逃脱，他被朱尼尔活捉。

吉姆以绞死芭比来威胁茱莉亚交出黑蛋，茱莉亚却将黑蛋扔进了河里，霎时天空被粉红星星笼罩……