Nell’anno 1997, la Terra è gravemente sovrappopolata. Il professor John Robinson, sua moglie Maureen, i loro figli Judy, Penny e Will, insieme al maggiore Don West, vengono selezionati per andare sul terzo pianeta del sistema stellare Alpha Centauri, per stabilire una colonia. Il loro viaggio, a bordo della Jupiter 2, viene sabotato dal dottor Zachary Smith, inviato da un governo nemico. Riesce a riprogrammare il robot della nave, ma rimane intrappolato a bordo, e a causa del peso in eccesso dovuto alla sua presenza, l’astronave subisce una modifica alla rotta, perdendosi irrimediabilmente. La famiglia Robinson dovrà lottare per sopravvivere mentre cercano la via per tornare a casa.
