Il giornalista Edward Malone si unisce a una spedizione guidata dal professor Challenger, che sostiene l'esistenza di un altopiano isolato in Sud America dove sopravvivono dinosauri e creature preistoriche. Con loro ci sono il professor Summerlee, scettico, e il cacciatore Lord John Roxton. Sul luogo, scoprono un ecosistema straordinario con dinosauri, pterosauri e uomini-scimmia ostili che li catturano. Dopo molte avventure, riescono a fuggire e tornano in Inghilterra, portando uno pterosauro come prova. La scoperta suscita grande clamore, ma i protagonisti prendono strade diverse: Malone rinuncia al suo amore, Roxton pianifica nuove esplorazioni, e Challenger sogna ulteriori scoperte.