Première partie :
Karl et David accompagnent leur père, pilote amateur, pendant un petit voyage en avion. Mais une tempête se déchaîne soudain et l'appareil s'abîme en mer. Malgré leurs efforts désespérés, les garçons ne peuvent libérer leur père de l'épave engloutie. Ils aperçoivent une terre au loin, et parviennent à nager jusqu'au rivage au prix d'un terrible effort. Ils découvrent alors une civilisation créée conjointement par des humains et par des dinosaures intelligents. Le hasard les a menés sur le continent de Dinotopia. La belle Marion, fille du Maire de “La cité des chutes d'eau”, accueille Karl et David et leur apprend les rudiments des traditions Dinotopiennes, basées sur les valeurs de la coopération et du respect mutuel. La plupart des dinosaures sont des créatures aimables qui vivent et travaillent en collaboration avec leur partenaires humains...

Seconde partie :
Zippo a découvert la preuve de la traîtrise de Cyrus Crabb. Le pauvre Dinosaure a été enfermé dans un sac et jeté dans un canal par ce dernier. Il est heureusement sauvé par des habitants de Dinotopia qui entendent ses appels à l'aide. Pendant ce temps, Karl et David Scott tentent de devenir des citoyens de Dinotopia en s'acquittant des tâches qui leur ont été confiées : Karl a été chargé de surveiller les naissances à l'écloserie des dinosaures. Il a la responsabilité de l'oeuf de tricératops n°26. Karl tombe sous le charme du bébé tricératops dès qu'il perce sa coquille avec son museau. Mais il n'en oublie pas pour autant son projet de quitter Dinotopia : il a repéré la carcasse d'un bateau sur la côte et songe déjà à le réparer pour s'enfuir. David est devenu élève de l'école des Skybax, située sur le plus haut sommet de Canyon City. Il doit lutter contre sa peur du vide et apprendre à chevaucher un Pterosaure. Mais il a bien du mal à dresser les reptiles volants. De son côté, Marion est attaquée par des Ptéranodons qui ne sont plus apaisés par les pierres de soleil, dont le pouvoir bénéfique diminue sans cesse. La jeune fille est sauvée in extrémis par une patrouille de Skybax. Cyrus Crabb retrouve Karl à l'écloserie des Dinosaures. Découvrant que le jeune homme a le projet de s'enfuir en bateau, Crabb lui propose un marché : si Karl vole pour lui la pierre de soleil qui orne le sommet de l'écloserie, il lui donnera le plan qui indique la position des récifs autour des côtes...