En 1997, la Tierra sufre por una sobrepoblación masiva y una reducción de recursos naturales. El profesor John Robinson ( Guy Williams), su esposa, Maureen (June Lockhart), sus hijos, Judy (Marta Kristen), Penny (Angela Cartwright), Will (Bill Mumy) y su amigo y piloto, Mayor Don West (Mark Goddard) son elegidos para viajar hasta Alpha Centauri en la nave espacial "Jupiter 2", para buscar un planeta habitable que pueda ser colonizado por el hombre. Después, la familia Robinson es puesta en animación suspendida para el largo viaje pero antes del despegue un agente foráneo, el Dr. Zachary Smith (Jonathan Harris), se introduce a hurtadillas dentro de la nave en una misión de sabotaje.