Los hermanos, Karl y David Scott, están en un vuelo con su padre en su avión privado cuando Karl toma los controles, para que su padre pueda dormirse. Después de volar hacia una tormenta, tras un error del piloto, se estrellan en al costa de una isla perdida. Frank salva a sus hijos, pero tiene problemas para escapar del avión accidentado ya que su cinturón de seguridad no se libera. Karl y David llegan a la orilla. Buscando ayuda, Karl y David conocen a un hombre llamado Cyrus Crabb que los lleva a Waterfall City, la capital de Dinotopia, una civilización oculta donde los seres humanos y los dinosaurios conviven pacíficamente. De hecho, algunos de los dinosaurios, en particular un Troodon neurótico, pero amigable llamado Zippo, poseen inteligencia humana y hablan un inglés perfecto. Entre las muchas reglas en Dinotopia está el edicto que, una vez que llega un extraño, nunca se le permite irse. Mientras Karl y David se preparan para tomar su lugar en su nuevo entorno, ambos niños desarrollan un fuerte vínculo con la joven Marion, que está a punto de convertirse en una "matriarca" de la sociedad dinotópica. Según la leyenda, sus antepasados ​​vivían en un inframundo iluminado por piedras solares. Cyrus ha estado robando artefactos y libros para tratar de encontrar una forma de salir de la isla. Zippo descubre todos los objetos robados, pero Cyrus lo golpea y lo golpea. Mientras tanto, Karl encuentra un huevo de Dino y es enviado a una misión solo. Las piedras del sol se rompen misteriosamente, lo que hace que los dinosaurios ataquen. David necesita aprender a vencer sus miedos. Desafortunadamente, la incursión de carnívoros viciosos, sin mencionar a un villano humano no previsto, amenaza con destruir a Dinotopia y a todos los que viven allí.

Un grupo de renegados pone en peligro la paz y prosperidad que caracterizan a Dinotopia, obligando a sus habitantes a tomar ciertas medidas, entre las que están contemplar el adaptarse a nuevas tecnologías y el uso de armas.