Karlt (Tyron Leitso) és Davidot (Wentworth Miller) magának való apjuk nyaralni viszi, amikor hirtelen viharba keverednek, és repülőgépük lezuhan Dinotópia partjai előtt. Ebben a fantasztikus, elveszett világban békésen élnek egymás mellett a dinoszauruszok és az emberek, egymás kölcsönös tisztelete mellett. A két testvér elámul a jószándékú teremtmények megismerésekor, ahogyan a polgármester koraérett leányától, Mariontól (Katie Carr) is, aki bemutatja nekik Dinotópia csodáit.

Nem mindenütt uralkodik azonban harmónia. Dinotópia fővárosa, Zuhatagváros határában vérszomjas ragadozók tanyáznak, állandó fenyegetést jelentve a természet kényes egyensúlyára. Ugyanilyen veszélyesek azonban az olyan törvényen kívüliek, mint Cyrus Crabb (David Thewlis, Teljes napfogyatkozás), aki kalózok leszármazottja, és az igazságszolgáltatás elől menekül. A legnagyobb problémát azonban a napkövek kihunyása okozza, amelyek egész Dinotópia energiáját biztosítják. A ragyogóan okos, több nyelven beszélő Stenonychosaurus, Zipeau segítségével Karl és David elindul, hogy megmentse ezt a történelem előtti édenkertet, melyet már otthonuknak éreznek.