《失落的世界》讲述了性格喧闹、傲慢自负的生物学与人类学教授Challenger。尽管没有任何实物证据，他仍宣称自己上一次深入亚马孙盆地探险时发现了活着的恐龙，并向伦敦动物学会发起挑战，要求组织一支探险队验证这一惊人说法。
与他同行的有同样出身上流社会的教授Summerlee、经验丰富的探险家Lord Roxbury，以及年轻记者Ed Malone。Malone初次见到Challenger时，甚至被对方当众用雨伞击倒。队伍中还有Jennifer Holmes，她是Malone所在通讯社老板的女儿，实际上也是对方愿意出资支持探险的条件之一。抵达巴西后，Jennifer的哥哥David和当地向导Manuel Gomez也加入了队伍。
探险队很快发现，恐龙确实存在，而且极其危险，巨型蜘蛛等生物同样令人胆寒。直升机意外丢失后，他们被困在与世隔绝的高原上，急切寻找脱身的方法。与此同时，他们得知Roxbury知晓探险家Burton White的遭遇。众人在找到White的日记后，推测他当年是为了寻找钻石而来，如今很可能已经死亡；他们也确认，当地部落正是守护高原秘密、令人闻风丧胆的致命看守者。然而，在这片危机四伏的土地上，他们最终还得到了出人意料的帮助。
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