Kex, un jeune orphelin, embarque à bord d'un cargo. Il espère ainsi réaliser son rêve et mener une vie de pirate en parcourant les mers à la recherche de trésors. Son premier arrêt ne se passe pas très bien puisqu'il échoue sur une mystérieuse île tropicale, Dinotopia. A son réveil, lorsqu'il découvre deux dinosaures qui parlent, Kex croit être devenu fou. Il s'enfuit à travers la jungle mais est vite rattrapé par 26, une jeune dinosaure qui lui sauve finalement la vie. Ils deviennent rapidement ami. 26 fait découvrir à Kex un monde où les hommes et les dinosaures vivent en parfaite harmonie et lui propose de s'installer avec elle. Lorsqu'ils découvrent qu'un tyran projette de détruire les habitants de l'île, Kex et 26 vont tout mettre en oeuvre pour sauver Dinotopia...