Hitomi, jeune lycéenne possédant le don de cartomancie, est téléportée malgré elle sur la planète Gaïa où elle fait la connaissance du roi Van Fanel du royaume de Fanélia et du chevalier Allen Schezar du royaume d'Astria. Tous deux luttent contre l'empire Zaïbacher à bord de leurs guymelefs : Escaflowne et Sheherazade. Hitomi se retrouve alors au cœur du conflit.

À travers un manuel scolaire, quatre garçons remontent le Fleuve du temps. Les jeunes explorateurs découvrent ainsi les espèces animales et végétales de l'ère jurassique et affrontent notamment quelques monstres préhistoriques. Karel Zeman, parfois surnommé le « Méliès tchèque », combine ici plusieurs techniques (animaux animés, décors peints et acteurs vivants).