El profesor John Robinson decide abandonar la Tierra, con problemas de sobrepoblación, y mudarse con su esposa y sus dos hijos a un planeta habitable del sistema Alpha Centauri. Para ello, emprenden un viaje espacial durante el que permanecerán en animación suspendida, en la nave Jupiter 2 pilotada por el comandante Donald West, el mejor amigo de Robinson. Un agente extranjero intenta sabotear el viaje, lo que provocará que el Jupiter 2 se desvíe de su trayectoria.