《石纪元第三季》的故事发生在全人类因神秘现象于一瞬间化为石像、文明就此中断数千年之后。拥有天才头脑的科学少年千空从石化中苏醒，在荒废的石头世界里召集伙伴，建立起以科学复兴人类文明为目标的“科学王国”。
与此同时，由“灵长类最强高中生”狮子王司率领的“武装帝国”不断向科学王国施压。为了打造他所认为的纯净人类世界，司试图凭借强大的武力阻止科学发展。经历了科学与武力之间的激烈对抗后，千空一行最终占据上风，两个阵营也终于达成和解。
然而，因同伴背叛而陷入冷休眠的司仍等待着复活。为了让全人类重新苏醒，科学王国将目标锁定在石化光线的发源地——地球背面的新世界。为揭开石化之谜，千空等人驶向未知海域，石头世界的大航海时代就此拉开帷幕。
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