Le professeur Challenger, zoologiste aussi célèbre qu'irascible, est revenu d'une expédition en Amérique du Sud avec une étrange histoire - que personne ne croit - et des photos bizarres - que tout le monde pense truquées. Il aurait découvert, sur un plateau isolé du reste de l'Amazonie par des escarpements vertigineux (un Tepuy), un monde peuplé d'une faune inconnue remontant aux premiers âges jurassiques. Pour confondre ses détracteurs, il tente une seconde expédition à laquelle se joint un jeune journaliste, Edward Malone, qui cherche l'aventure pour briller aux yeux de celle qu'il aime.