La familia Robinson está formada por el profesor John Robinson (Guy Williams), su esposa Maureen (June Lockhart) y sus tres hijos: Judy (Marta Kristen), Penny (Angela Cartwright); y Will (Bill Mumy).

La familia está acompañada por el comandante del Cuerpo Espacial de los Estados Unidos, Donald West (Mark Goddard).

"Los elegidos" para llevar a cabo la misión, emprenderán la aventura espacial de viajar hasta Alfa Centauri, la estrella más cercana a nuestro sistema solar, en una nave espacial denominada «Júpiter 2» fueron: La familia Robinson y el Mayor West fueron puestos en animación suspendida para el largo viaje, antes del despegue.

Además “el planeta perdido” albergaba su propia reserva de monstruos que atacaban recurrentemente a nuestros viajeros, como los “cíclopes caníbales”, o unas “plantas carnívoras gigantes” (ciclamenes), o el increíblemente absurdo “hombre zanahoria”, entre muchos otros.

Los Robinson (especialmente el joven Will) eran continuamente puestos en peligro por Smith.

Al comenzar la segunda temporada, abandonaron el “planeta perdido”, porque estaba a punto de estallar, emprendiendo una nueva travesía espacial.

Encontraron nuevas y disparatadas aventuras con diferentes personajes, como un “circo” que viajaba por el espacio, o realizaron un “viaje al infierno” que fue causado al tocar un instrumento musical, o un “viaje en el tiempo”, que los llevó de regreso a la Tierra en 1940, pero debieron abandonarla porque fueron confundidos con extraterrestres, o un “consejo de guerra” al que fueron sometidos los Robinson por presuntos crímenes cometidos durante su viaje.

Su tema principal era la aventura de viajar a través del espacio.

Cada semana, el programa presentaba un acelerado asalto visual de efectos especiales, explosiones, monstruos extraterrestres, naves espaciales y exóticos paisajes, complementados con un vestuario de brillantes colores primarios.

[3]​ Allen había descubierto con esta serie una exitosa fórmula que empleó para crear una tercera serie de aventuras y fantasía, El túnel del tiempo (The Time Tunnel, 1966-1967), que fue sucedida por su última y más ambiciosa serie, Tierra de gigantes (Land of the Giants, 1968-1970).