Après le crash de leur avion, David et Karl ont échoué sur Dinotopia, une île peuplée d'humains vivant en harmonie avec des dinosaures. Mais des forces malfaisantes menacent d'asservir la pacifique communauté protégée par une mystérieuse énergie. les deux demi-frères intègrent la société dinotopienne en fonction de leurs affinités respectives...

Alors que David a incorporé les forces aériennes et s'initie, non sans difficultés, au pilotage des Skybax, dinosaures volants, Karl, déterminé à quitter cet univers où il ne se sent pas à sa place, compte sur l'aide du malfaisant Cyrus Crabbs. En échange de la carte des récifs qui entourent l'île, le jeune inconscient accepte de lui céder la pierre de soleil qui protège l'écloserie...