Milo Thatch est un modeste employé du Muséum d'histoire naturelle de Washington qui poursuit le rêve de découvrir l'Atlantide, berceau d'une civilisation ultra-évoluée, ayant disparu sous les eaux il y a des milliers d'années. Un jour, Milo est convoqué par un vieux millionnaire, Preston B. Whitmore, qui lui confie un manuscrit indiquant la route de l'Atlantide, et lui offre une place de traducteur et cartographe dans l'équipage qui va partir à la recherche du continent perdu. En quelques jours, le sous-marin commandé par le Capitaine Rourke trouve l'Atlantide. Depuis la catastrophe, le pays continue à survivre grâce à l'énergie dispensée par un cristal magique. Mais c'est une civilisation moribonde. La Princesse Kida voit dans l'arrivée des étrangers la possibilité d'une régénération. Mais son père, le roi, reste figé dans une attitude protectionniste. Il n'a d'ailleurs pas tort, car l'équipage va révéler son vrai visage. Ils sont venus pour voler le cristal magique. Face au danger, le cristal doit se renforcer : il aspire donc Kira. Rourke s'empare d'elle, mais le reste de la troupe se désolidarise et se rallie à Milo. Ensemble ils réussissent à éliminer Rourke, mais déclenchent un volcan. Le cristal fait alors lever un bouclier pour protéger la ville, qui retrouve ensuite sa splendeur. Puis Milo refuse de partir. Il reste auprès de Kira.