A história do seriado se passa no futuro. Em 16 de outubro de 1997, a espaçonave Júpiter 2 está em contagem regressiva para ser lançada ao espaço com a família Robinson, que tentará colonizar um planeta em Alfa Centauri, projeto que resolveria o problema da superpopulação da Terra.

Participavam também da expedição, além do Professor John Robinson, sua esposa Maureen Robinson, e seus filhos, Judy, Will e Penny, o Major Don West que era o piloto da nave Jupiter 2 (no episódio-piloto a nave chama-se Gemini 12 — alusão ao projeto Gemini, do programa espacial norte-americano).

Um espião estrangeiro infiltrado sabota a missão, levando-os a ficar perdidos no espaço. No entanto, este espião-sabotador acaba preso na nave com a família Robinson. Ele é o Doutor Zachary Smith.
Ator Personagem
Guy Williams John Robinson

Maureen Robinson
Mark Goddard Don West
Marta Kristen Judy Robinson
Billy Mumy Will Robinson
Angela Cartwright Penny Robinson
Jonathan Harris Zachary Smith