舞台は1936年。プリンストン大学で教鞭を執る高名な考古学者インディアナ・ジョーンズ教授（インディ）には、世界中の宝物を探し発見するというトレジャーハンターとしての顔があった。ある日、陸軍諜報部よりインディの下にナチス・ドイツがタニスの遺跡を発見して聖櫃（アーク）の発掘に着手したという情報が舞い込む。また情報部が傍受したドイツ軍の電報によれば、聖櫃の在り処を示す重大な手がかりラーの杖飾りはインディの恩師であるアブナー・レイヴンウッド教授の手にあるという。何としてでもナチスより先に聖櫃を手に入れろとの依頼を受け、インディは聖櫃の争奪戦に臨む。

若き考古学者ダニエルは、70年前の謎の遺跡で発掘された巨大な「環」へと案内される。軍の依頼により、長年解読不可能だった石板に刻まれた古代文字を説き明かした途端、凄まじい轟音と光の渦の中で何千年もの間封印されていた「環」の力が解き放たれた。

1911年。フランス人ジャーナリストのアデルは、昏睡状態に陥ったままの妹を目覚めさせるため、古代エジプトの伝説に残る《復活の秘薬》を追い続けていた。やがて彼女は、エジプト第19王朝ファラオ・ラムセス2世の墓にその鍵が眠ると突き止める。一方そのころ、パリではなぜかジュラ紀の翼竜が卵の化石からよみがえり、市民を恐怖に陥れていた。エジプトから帰国したアデルは秘薬の行方と翼竜事件の重大な関係に気付き……。

フランス中西部で遺跡を発掘していた調査隊が、14世紀の地層から当時存在しない遠近両用メガネのレンズと、助けを求めるメモを発見する。なんとそれらは行方不明になった調査隊の指導者、ジョンストン教授のものだった。やがて、教授が偶然発明されたタイムマシンの実験に関わっており、その過程で消息不明になったことが判明する。教授の息子であるクリスたちは、SOSに応えるため危険な過去への旅に出発する。