Une expédition scientifique découvre, en Amérique du Sud, un monde isolé, peuplé de créatures qui sont censées avoir disparu de la surface du globe.
Au retour d'un de ses voyages en Amérique du Sud, le professeur Challenger, zoologue réputé, affirme avoir vu des dinosaures. Il décide de repartir accompagné d'un groupe d'explorateurs. A peine arrivés sur l'île où vivent encore des animaux préhistoriques, les aventuriers sont capturés par des cannibales...