Après la découverte au large de l'Ecosse d'une bouteille contenant le récit des aventures extraordinaires de Bowen Tyler, une expédition dirigée par Ben McBride et composée d'une journaliste (Charly) et d'un biologiste (Norfold) part à sa recherche. Un bateau conduit la petite équipe dans l'Antarctique, puis un hydravion, piloté par Hogan, la dépose au-delà d'une impressionnante barrière rocheuse infestée de ptérodactyles, dans un endroit à la température et à la végétation tropicales. A quelque temps de là, le trio sauve une jeune femme, Ajor, des mains de la terrible tribu des Nagas, qui asservit les autres peuplades. Pour remercier ses bienfaiteurs, Ajor accepte de les conduire au coeur de la « cité des crânes », lieu de sacrifices des Nagas. Mais, en chemin, ils sont tous faits prisonniers. Dans leur cellule, Ben et Norfold reconnaissent alors Tyler, lequel les aide à se débarrasser des gardiens. Charly et Ajor sont aussitôt délivrées et une poursuite s'engage au moment où se déclenche une éruption volcanique. Tyler est tué, mais Ben, Norfold, Ajor et Charly échappent aux Nagas, avant de retrouver Hogan, l'avion et enfm le bateau.