Professor John Robinson is met zijn vrouw Maureen en drie kinderen uitverkoren om zich als eerste familie te gaan vestigen op Alpha Prime, de enige andere bewoonbare planeet in het melkwegstelsel. John en Maureen zijn briljante wetenschappers die echter zo druk bezig zijn met het redden van de mensheid, dat ze nauwelijks oog hebben voor hun kinderen. Plotseling worden de familieleden verplicht de handen ineen te slaan als ze tijdens hun ruimtereis in een crisis belanden. Saboteur dr. Zachary Smith heeft er namelijk voor gezorgd dat het ruimteschip van de Robinsons op een gevaarlijke plaats in de kosmos verzeild is geraakt. Samen met hun piloot Major Don West moeten de Robinsons alles op alles zetten om hun missie te volbrengen en te overleven.