Karl et David accompagnent leur père, pilote amateur, dans un petit voyage en avion dans les Caraïbes. Mais une tempête les surprend et l'avion s'écrase au large des côtes. Les deux adolescents survivent et rejoignent la rive à la nage au prix d'un terrible effort. Ils découvrent alors une civilisation où vivent ensemble humains et dinosaures intelligents. Ils sont sur le continent de Dinotopia. Les deux frères tombent immédiatement amoureux de Marion qui les emmène à Waterfall City, la capitale de Dinotopia, dirigée par son père.