La vicenda è narrata in prima persona da Edward Malone, un giornalista della Daily Gazette, che racconta di un viaggio intrapreso per fare colpo sulla donna dei suoi sogni. A Malone è affidato il non facile compito di intervistare il burbero professore George Challenger di Rotherfield, un noto zoologo e scienziato con l`avversione per i giornalisti. Malone si reca ad intervistarlo e lui (dopo un primo momento di collera) gli illustra le proprie teorie. Challenger si era recato qualche anno prima in un altopiano in Sud America, poco lontano dal Rio delle Amazzoni. In quella zona il professore aveva trovato antichi resti di vita preistorica, ma in seguito si era reso conto di avere trovato una terra ancora abitata da animali della Preistoria. La comunità degli scienziati londinesi tuttavia non gli aveva creduto per mancanza di prove: lo Pterodactylus da lui catturato gli era sfuggito e le foto scattate si erano rovinate. Challenger propone dunque di partire per una seconda spedizione verso il Sud America, alla quale prenderanno parte il professor Summerlee, il suo rivale di sempre, l`impulsivo cacciatore lord John Roxton e lo stesso Malone. Durante il viaggio i quattro compagni restano intrappolati nell`altopiano, e in quell`occasione rinvengono ancora in vita animali preistorici quali l`iguanodonte e il tirannosauro. Assegnano all`altopiano il nome Terra di Maple White, in memoria dell`esploratore americano che, anni prima, lo aveva scoperto. Inoltre, scoprono l`esistenza di particolari primati non molto socievoli dai quali vengono rapiti il professore Summerlee e Challeger assieme ad alcuni ostaggi di una primitiva tribù di indios; successivamente vengono liberati da Roxtone Malone. Riescono infine a tornare in Inghilterra, portando come prova uno Pterodactylus vivo all`interno di una cassa, che riesce tuttavia a fuggire sotto gli occhi di tutti. L`opinione pubblica li omaggia e Challenger non è più creduto pazzo. Inoltre nell`acrocoro Lord Roxton scopre dei diamanti grezzi, che fruttano loro grandi guadagni. Grazie ai soldi ricavati Challenger apre un museo privato, Summerlee si ritira dall`insegnamento mentre Malone e lord Roxton decidono di organizzare una nuova spedizione verso il mondo perduto.