London 1911: Der exzentrische Professor Challenger behauptet vor einer Versammlung von Wissenschaftlern hartnäckig, er habe in Südamerika einen echten Flugsaurier gesehen. Obwohl er von seinen Kollegen daraufhin hauptsächlich Skepsis und Spott erntet, gelingt es Challenger, ein Expeditionsteam zusammenzustellen, das unter seiner Führung Untersuchungen in Südamerika anstellen soll. Angemeldet haben sich der Abenteurer und Womanizer Lord Roxton, der zynische Paläontologe Leo Summerlee - Challengers akademischer Erzfeind - und der junge Journalist Edward Malone, der die Expedition für eine Zeitung dokumentieren soll. In einer Missionsstation am Amazonas stoßen außerdem der Priester Theo und dessen abenteuerlustige Nichte Agnes Kerr zu der kleinen Gruppe.

Am nächsten Tag macht sich das Team im brasilianischen Regenwald auf die Suche nach einem abgelegenen Plateau, das ein gewisser Pater Mendoz in seinen Schriften und Karten erwähnt hatte. Hier sollen nach Challengers Meinung die längst ausgestorben geglaubten Dinosaurier überlebt haben. Aus Angst vor dem "Geist der Wälder" flüchten jedoch die indianischen Führer mitten in der Wildnis, und die Gruppe ist plötzlich auf sich alleine gestellt. Als sie die Hochebene endlich erreichen, erwartet sie die nächste Überraschung: Das Plateau hat keinen Zugang. Um dennoch hinüber zu gelangen, fällen sie einen Baum, der als Brücke dienen soll. Dann beginnt Theo sich merkwürdig zu verhalten: Er bittet Agnes, nicht auf die andere Seite zu gehen, doch sie hört nicht auf ihn. Als schließlich alle außer ihm das Plateau erreicht haben, redet er plötzlich wirres Zeug und stößt den Baumstamm in die Tiefe, so dass den fassungslosen Abenteurern der Rückweg abgeschnitten ist. Der Gruppe bleibt nichts anderes übrig, als ihr Lager auf dem Plateau aufzuschlagen und das Terrain zu erkunden. Schon bald wird ihnen jedoch klar, dass das Plateau nicht der erhoffte Garten Eden ist, sondern ein lebensgefährlicher Ort...