États-Unis, 1914. Milo Thatch est un jeune archéologue plein d'entrain, convaincu de l'existence de la cité disparue d'Atlantis, bercé qu'il a été avec toutes ses légendes durant son enfance, grâce à son aventureux grand-père. Mais personne ne veut le croire, et surtout pas les éminents professeurs de l'Institut de Recherche où il travaille. Entrant en possession d'une mystérieuse carte censée révélée la position de la cité, il mène une expédition sous-marine commandée par le capitaine Rourke, et financée par un vieil et très riche ami de son grand-père, Preston. C'est alors que toute l'équipe voyageant en sous-marin est capturée, par le gigantesque Gardien... Destination, Atlantis... Revenir chez soi ne s'annonce pas facile. D'autant que tout le monde en a-t-il envie, une fois la fabuleuse cité révélée ?