Percy Jackson (Logan Lerman), è rattristato dalla morte della giovane Thalia (Katelyn Mager), sacrificatasi per proteggere il Campo mezzo-sangue, il posto dove i semi umani vivono in relativa tranquillità. Thalia è fisicamente morta, ma il suo spirito ha preso sembianze di un albero e - una forza protettrice - che fa la guardia e protegge il campo. Quando l'albero viene avvelenato e non è quindi più in grado di proteggere il campo, un mostruoso toro meccanico viene mandato nel campo per distruggere gli abitanti. Nel marasma successivo all'attacco, Grover (Brandon T. Jackson), viene rapito. Ora sarà il compito di Percy, Clarisse (Levin Rambin) e Annabeth (Alexandra Daddario, ritrovarlo e ritrovare anche il magico Vello d'Oro. Prima di lasciare l'ormai poco sicuro campo mezzo-sangue, Percy scopre di avere un fratello, il ciclope Tyson (Douglas Smith), che si unirà al resto del gruppo per l'avventura nel Mare dei mostri. Insieme il gruppo dovrà lavorare come una singola entità, per sopravvivere a forze potenti che intendono fermarli. Dato che il Vello d'Oro è un oggetto dal valore inestimabile, è protetto dal più terribile dei mostri. Benchè inizialmente in minoranza, il gruppi riuscirà con l'intelligenza a superare gli avversari e a raggiungere il Vello d'Oro, liberare Glover e tornare alla relativa sicurezza del campo. Una volta tornati, il Vello viene posto ai piedi dell'albero di Thalia. Subito dopo tutti si accorgono che il Vello ha funzionato e lei è tornata dal mondo dei morti. Mentre molti festeggiano il ritorno di Thalia, figlia di Zeus, Percy inizia ad avere dei dubbi: "E lei la salvezza descritta dall'oracolo, o la causa della nostra distruzione ?".