Sir Arthur Conan Doyle présente le film, adapté de son roman : il a pour ambition d'amuser les enfants déjà un peu adultes et les adultes encore un peu enfants.
Gladys Hungerford repousse les avances de son amoureux transi, Ed Malone, jeune journaliste. Elle lui affirme qu'elle ne pourra épouser qu'un homme qui aura le goût de l'aventure sans avoir peur d'affronter la mort. Ed Malone, qui craint de n'avoir jamais cette opportunité, supplie en vain son rédacteur en chef de lui trouver une mission dangereuse. Mais, alors qu'il a malencontreusement glissé, il tombe dans le bureau des patrons du journal. Ceux-ci sont menacés de diffamation pour s'être moqué du professeur Challenger qui affirme avoir trouvé des dinosaures en Amazonie. Ils sont trop heureux d'envoyer Malone assister à la communication du professeur devant l'académie des sciences londonienne pour voir de quoi il en retourne.
Challenger souhaite financer une expédition en Amérique du Sud afin de prouver ses dires. Mais irascible et impétueux il a interdit l'entrée à tout journaliste. Malone profite de son amitié avec Sir John Roxton, chasseur et ami de Challenger pour assister à al conférence. Toute la salle se moque de Challenger mais celui-ci met au défi quiconque de prouver son courage en l'accompagnant en Amazonie. Le professeur Summerlee, un spécialiste des coléoptères, qui préside l'académie des sciences est le premier à le relever... afin de prouver que Challenger n'est qu'un charlatan. Sir John Roxton, par amitié et attiré par l'opportunité de chasser du très gros gibier est le second à accepter, bientôt suivi par Ed Malone. Mais quand celui-ci doit révéler sa profession de journaliste, Challenger le poursuit de sa colère jusqu'à l'extérieur du bâtiment et, furieux abandonne son auditoire pour rentrer chez lui.
Mais Ed Malone l'a suivi et rentre chez lui par la fenêtre. S'en suit une bagarre où la police intervient. Mme Challenger voudrait que son mari se calme. Ce qu'il fait lorsque Ed se déclare l'ami de Sir John Roxton, qui arrive d'ailleurs. Il demande à Challenger de montrer à Ed le carnet d'explorateur Maple White : celui-ci, avant de disparaître en pleine jungle, a eu le temps de consigner sur un carnet sa découverte: il a vu, sur un haut plateau d'un endroit très reculé, des dinosaures qui ont échappé à l'extinction... Son carnet, retrouvé par des membres de son expédition, a été ramené à Londres, et serait la seule maigre preuve de l'existence de reptiles préhistoriques.
Challenger héberge depuis sa fille, Paula White, dont Sir John Roxton est amoureux...Ce qui n'entre pas pour rien dans son désir de faire partie de l'expédition. Ed convainc le professeur de transformer son expédition en opération de sauvetage de Maple White ce qui lui permettra de convaincre le patron du journal de lever des fonds pour cette option humanitaire
Après des mois de voyage, l'expédition a atteint l'Amazonie. Ed écrit toujours à Gladys mais ne semble pas indifférent à la belle Paula que courtise toujours John Roxton. Serpents, paresseux, crocodiles, léopards peuplent la jungle. Austin et Zambo ainsi ue le singe Jocko restent au campement de base alors que les autres gaggne les hauteurs du plateau décrit par Maple White.
Ils voient d'abord un ptérodactyle puisun brontosaure végétarien... qui mange une partie de la passerelle de bois, leur interdisant ce chemin de retour. Ils observent ensuite un allosaure qui tue l'un de ses congénères mais échoue face à une maman tricératops. Mais un autre allosaure vient attaquer un male triceratops, le renverse et le tue. Il s'attaque ensuite au brontosaure. Leur combat est à l'avantage de celui-ci mais le brontosaure, poussé dans le vide, tombe dans le lac en contrebas. Un animal mi-singe mi-homme lance des pierres sur le campement. Ed parvient à chasser un allosaure en lui lançant une torche dans la gueule.
Au cours une exploration d'une grotte, John Roxton retrouve la montre et les os de Maple White. Pendant ce temps Ed et Paula s'avouent leur amour....
Premier film de l'histoire de trucages à avoir été réalisé en stop motion. Des dinosaures de 50 cm de haut, confectionnés sur les modèles de ceux du muséum d'histoire naturelle de New York, sont déplacés image par image dans des décors longs de parfois 25 mètres
Apparition dans le prologue de Sir Arthur Conan Doyle qui apprécia beaucoup cette adaptation de son roman. Humour cruauté de Gladys qui assume son défi à son fiancé en se voyant comme le chat qui joue avec une pelote. Gaucherie de Ed qui fat tomber un encrier, se macule le visage d'encre avec le mouchoir avec lequel il tente de réparer sa maladresse et finit par tomber par terre.
Les trois années de confection ont surtout été dictées par la nécessité de tourner, image après image, les séquences très planifiées de Willis O'Brien, Les scènes tournées par O'Brien et son assistant Marcel Delgado (C'était leur première collaboration, mais ils allaient travailler ensemble quelques années plus tard sur un projet encore plus prestigieux) varient grandement en qualité: et pour cause, les deux hommes, engagés dans une production de longue haleine, y ont littéralement raffiné leur art de jour en jour. Et c'est constamment impressionnant, tant leur technique leur permet de créer des "poupées" dotées de vie, aux détails impressionnants. Ils n'oublient généralement pas grand chose, les petits trucs anatomiques apparemment inutiles, mais qui ajoutent de la véracité (Un ventre qui bouge au rythme d'une respiration, la queue d'un reptile qui semble vivre sa propre vie, etc...), et ils vont tout faire pour planifier un maximum de plans composites en intelligence avec l'équipe de Hoyt.
Pourtant avec toutes ces scories, et les moments d'une grande naïveté, il y a derrière cette improbable aventure un humour et un second degré inévitable, qui font que le charme opère malgré tout: The lost world est dans la même catégorie, en dehors du temps, que Tarzan et bien sur King Kong. Ce dernier film doit énormément à celui-ci: l'équipe d'animation tout d'abord, qui va apporter au projet de Cooper et Shoedsack tout le savoir-faire acquis sur le film de Hoyt, en le raffinant encore; le parfum de l'aventure brute, et une trame pas si éloignée: dans les deux films, on ramène une bestiole dans notre "monde civilisé", et dans les deux films, ça ne se passe pas vraiment bien.