Tras participar en una expedición topográfica de la Royal Society a Bolivia, el soldado Percy Fawcett (Charlie Hunnam) queda fascinado por la jungla y accede a participar en una expedición más remota, a pesar de alejarle de su mujer, Nina (Sienna Miller), y sus hijos durante varios años. En la selva amazónica, Percy descubre vestigios de antiguas civilizaciones perdidas, y vuelve a Inglaterra convencido de la existencia de una metrópolis hundida, la misteriosa ciudad de Z. Aunque sus argumentos son ridiculizados por la comunidad científica, Fawcett se embarca en un último viaje a la selva brasileña junto con su hijo Jack (Tom Holland) para demostrar sus teorías.

- Basada en la novela de no ficción "La ciudad perdida de Z", de David Grann.