Một đoàn thám hiểm tìm ra nền văn minh Atlantis cổ xưa giữa đại dương, để rồi sửng sốt khi thấy những cư dân ở đó vẫn còn sống. Nguồn năng lượng duy trì sự tồn tại hàng nghìn năm của Atlantis là một viên pha lê khổng lồ.

Từ xa xưa, cách đây đã lâu lắm rồi, trên hành tinh của chúng ta từng tồn tại một đế chế giàu có, hùng mạnh tên là Atlantis. Trình độ phát triển của họ vượt xa các dân tộc khác tới hàng chục thế kỷ. Nhưng rồi sau một trận động đất, toàn bộ nền văn minh ấy bị hủy diệt bởi một cơn đại hồng thủy. Nơi tọa lạc của đế quốc trở thành một phần của đáy đại dương chỉ sau đúng một đêm. Theo truyền thuyết, những gì còn lại của Atlantis là một thành phố nổi lên giữa đại dương. Tuy nhiên, chẳng ai tin rằng thành phố ấy còn tồn tại. Gần hai thiên niên kỷ trôi qua. Vào năm 1914, nhờ có cuốn sách cổ, Milo James Thatch (Micheal J. Fox lồng tiếng), nhân viên của một bảo tàng trong thành phố, đã tìm ra những dấu vết dẫn tới nền văn minh Atlanstis. Háo hức, Milo xin viện bảo tàng cấp kinh phí để tiến hành cuộc tìm kiếm, nhưng chỉ nhận được những cái nhún vai và tiếng cười giễu cợt. Đúng lúc chàng trai tưởng rằng đã hết hy vọng thì một người bạn của ông nội anh đồng ý tài trợ cho chuyến thám hiểm.

Một đoàn thám hiểm được thành lập dưới sự chỉ huy của thuyền trưởng Lyle Tiberius Rourke (James Gaer). Chẳng bao lâu họ đã tới gần Atlantis. Bằng kinh nghiệm của mình, thuyền trưởng Lyle đã tìm thấy một lối vào. Chiếc tàu ngầm đang rẽ nước phăng phăng thì bị chặn lại bởi một sinh vật khổng lồ án ngữ. Đó chính là con quái thú Leviathan trong truyền thuyết. Họ chiến đấu với nó, nhưng thất bại và phải hứng chịu tổn thất nặng nề về nhân sự. Chỉ còn vài người sống sót, trong khi số máy móc, vũ khí cũng chẳng còn lại là bao. Nhưng họ vẫn quyết tâm theo đuổi cuộc hành trình. Vượt qua bao hiểm nguy, cuối cùng đoàn người cũng vào được Atlantis. Họ sửng sốt khi thấy những cư dân ở đây vẫn còn sống. Milo được Kida (Natalie Storm), con gái của quốc vương Atlantis, dẫn đi tham quan khắp nơi và tiết lộ bí mật về nguồn năng lượng pha lê – thứ đã duy trì sự tồn tại của đế chế Atlantis trong suốt 1.900 năm kể từ khi nơi này bị chìm xuống đáy biển. Lúc này Lyle mới lộ nguyên hình là một tên cướp biển chuyên săn tìm kho báu. Khi được biết về viên pha lê quý, hắn bèn đánh cắp nó rồi quay trở về đất liền bán cho một công ty đá quý. Mất viên pha lê, Atlantis bắt đầu rơi vào cảnh suy tàn. Để ngăn chặn sự diệt vong của Atlantis, Milo cùng các bạn quay trở về đất liền để truy tìm viên pha lê …

Với Atlantis: The Lost Empire, hãng Walt Disney đã bước sang một lĩnh vực khá mới mẻ đối với họ: hoạt hình hành động. Trong phim, người xem dễ dàng nhận thấy những cảnh rượt đuổi, đấm đá, cháy nổ – vốn phổ biến trong các phim hành động. Chính vì thế mà khẩu hiệu in trên áo các thành viên trong đoàn làm phim là Fewer songs, more explosions (Bớt bài hát, tăng tiếng nổ). Theo kịch bản ban đầu, trận chiến đấu cuối cùng giữa nhóm của Milo với bọn cướp biển do Lyle cầm đầu sẽ diễn ra trên đất liền. Nhưng để tăng tính nghệ thuật cho phim, người viết kịch bản đã quyết định chuyển cảnh đó lên trên không. Trong phim có một nhân vật tên là Santorini. Đây cũng là tên của một ngọn núi lửa có từ thời cổ đại tại Địa Trung Hải. Các nhà khoa học cho rằng nó phun trào rất nhiều lần trong hàng nghìn năm qua. Những đợt nham thạch của núi lửa Santorini được cho là đã hủy diệt một nền văn minh cổ đại có trình độ phát triển cao có tên Atlantis – cái tên được nhắc tới nhiều trong các truyền thuyết của người Hy Lạp cổ.