En el año 1997, la Tierra sufre una superpoblación masiva. El profesor John Robinson, su esposa Maureen, sus hijos (Judy, Penny y Will) y el comandante Don West son seleccionados para ir al tercer planeta del sistema estelar Alfa Centauri y establecer una colonia para que otros terrícolas puedan establecerse allí. Deben ir allí en una nave bautizada como Júpiter 2. Sin embargo, el doctor Zachary Smith, agente de un gobierno enemigo, es enviado para sabotear la misión. Consigue reprogramar el robot de la nave, pero en el proceso queda atrapado en la nave y, debido a su exceso de peso, la nave y todos los que están a bordo se pierden irremediablemente y ahora se convierte en una lucha por la supervivencia mientras la tripulación intenta encontrar el camino de vuelta a casa.