O Professor Challenger, numa expedição à América do Sul, abate um animal que afirma ser um pterossauro pré-histórico. Ao regressar à Inglaterra, o seu colega Professor Summerlee e a maior parte do meio científico descartam-no como uma farsa. No entanto, um caçador ambicioso e mulherengo, John Roxton, e o jornalista Edward Malone estão dispostos a empreender a missão para descobrir a verdade. Challenger, Summerlee, Roxton e Malone partem para um planalto brasileiro em busca de vida pré-histórica.