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 ed egli (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 aveva realizzato di avere trovato una terra ancora abitata da animali della Preistoria. La comunità degli scienziati londinesi tuttavia non gli credette per mancanza di prove: lo pterodattilo 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, cui prenderanno poi parte (assieme allo stesso Challenger) il suo rivale di sempre, il professor Summerlee, l'impulsivo cacciatore lord John Roxton e lo stesso Malone...