Quatre astronautes ont entrepris un voyage d'exploration sur une planète inconnue. Pendant le voyage, deux millénaires se sont écoulés, ce qui vérifie l'hypothèse d'un savant selon lequel la navigation dans l'espace s'accompagne de modifications chronologiques. Ils s'aperçoivent que la planète où ils sont tombés est gouvernée par les singes qui traitent les hommes comme des animaux sauvages. Après de terribles luttes, le chef de l'expédition, George, capturé et blessé à la gorge, ne peut plus parler mais demeure le seul survivant lucide. Il se voit même attribuer une compagne, Nora. Il est sauvé d'une expérience de vivisection cervicale car il a su éveiller l'intérêt d'un couple de savants-singes, Zira et Cornélius, qui poursuivent des études sur l'homme visant à prouver qu'il n'est pas la créature primaire et brutale que pensent les singes. Zira et Cornélius rencontrent d'ailleurs l'opposition du Dr Zaius, un orang-outan qui est l'un des principaux chefs de l'Etat singe. Celui-ci les fait passer en procès et condamner pour hérésie. Ils fuient vers la zone interdite en emmenant avec eux George et Nora. George, ayant retrouvé la parole, dirige l'expédition. Guide par Cornélius, il découvre des vestiges d'une société antérieure, sans doute humaine. Le petit groupe est pris en charge par Zaius et sa milice de gorilles mais Taylor maîtrise le vieux savant et, l'utilisant comme otage, force les gorilles à battre en retraite. Zaius avoue avoir toujours eu le pressentiment de l'existence antérieure d'une société humaine hautement développée mais il redoute plus que tout la renaissance d'une telle civilisation. Il essaie vainement d'empêcher George et Nora de progresser vers la zone interdite. Après leur départ, il détruit les vestiges humains retrouvés. George et Nora ont alors à faire face à la plus fabuleuse découverte qui soit : devant eux s'élève la statue de la Liberté à demi engloutie. George comprend alors qu'il n'est pas dans une autre planète, mais sur la Terre elle-même que ses occupants ont fini par faire exploser durant les deux mille ans qu'a duré le voyage des cosmonautes. George maudit la race humaine en comprenant enfin les motivations de Zaius.