Le Professeur Challenger, en expédition en Amérique du Sud, abat un animal qu'il prétend être un ptérosaure préhistorique. À son retour en Angleterre, son collègue le Professeur Summerlee et la plupart des scientifiques le rejettent comme une supercherie. Cependant, un chasseur ambitieux et coureur de jupons, John Roxton, et le journaliste Edward Malone sont prêts à entreprendre la mission pour découvrir la vérité. Challenger, Summerlee, Roxton et Malone partent pour un plateau brésilien à la recherche de vie préhistorique.