Den Absturz des Fluges 815 der (fiktiven) Fluggesellschaft Oceanic Airlines, der vom australischen Sydney nach Los Angeles unterwegs war, überleben 48 Menschen, wobei es vom Heck des Flugzeuges zunächst keine Spur gibt. Sie finden sich am Strand einer verlassen wirkenden, mehrere Quadratkilometer großen Insel mit Bergen und Urwald wieder. Da sich die Chance auf Rettung als gering herausstellt, müssen die Überlebenden sich organisieren, zumal sie sich schon bald einer Reihe von Herausforderungen und Gefahren gegenübersehen. Sie müssen lernen zu kooperieren, wenn ihre Überlebensbemühungen erfolgreich sein sollen. Die Leitung der Gruppe übernimmt, anfangs widerwillig, der charismatische Chirurg Jack, der eine ausgeprägte Führungspersönlichkeit an den Tag legt.

Die ersten Episoden der Staffel dienen dazu, dem Zuschauer die Hauptfiguren sowie einige mysteriöse Geschehnisse auf der Insel näher zu bringen. So begegnen die Überlebenden auf der tropischen Insel unter anderem einem Eisbären, einem mysteriösen Monster, das augenscheinlich aus einer Wolke schwarzen Rauches besteht. Dieses bekommt der Zuschauer erst am Ende der Staffel zum ersten Mal tatsächlich zu Gesicht. Das Monster ist für mindestens einen Todesfall verantwortlich und terrorisiert die Überlebenden auch sonst mehrmals. Zudem kann der zuvor mehrere Jahre lang querschnittsgelähmte Locke seit dem Absturz wieder ohne Probleme laufen, wovon allerdings zunächst nur der Zuschauer weiß.

Des Weiteren versuchen einige der Überlebenden, unter ihnen der Iraker Sayid, ein ehemaliger Offizier der Republikanischen Garde, ein Funkgerät zu reparieren und einen Notruf abzusenden. Dabei wird ein rätselhaftes Funksignal in französischer Sprache empfangen, das anscheinend bereits vor 16 Jahren abgesendet wurde. Zunehmend schwinden die Hoffnungen, von der Insel gerettet zu werden, und die Überlebenden beginnen, sich nach und nach einzuleben. Die Beziehungen untereinander werden intensiver; es entwickeln sich einige Freundschaften, aber auch Feindschaften.

Jack verfolgt unter scheinbaren Halluzinationen seinen verstorbenen Vater und findet dabei Süßwasser und eine Höhle. Als Sayid die Insel auf eigene Faust erkundet, wird er von einer mysteriösen Frau namens Danielle Rousseau gefangen genommen, die laut eigener Aussage selbst nicht genau weiß, wie lange sie schon auf der Insel ist. Sie behauptet, die einzige Überlebende einer schiffbrüchigen Mannschaft zu sein, die auf der Insel umgekommen sei. Angeblich hat Danielle ihre eigenen Leute getötet, nachdem sich diese mit einer nicht näher erklärten Krankheit infiziert haben sollen. Zudem brachte Danielle laut eigener Aussage auf der Insel eine Tochter namens Alex zur Welt, die bald darauf von einer ominösen Gruppe von Personen, von Danielle nur als die „Anderen“ bezeichnet, entführt worden sein soll.

Zeitgleich mit Sayids Rückkehr ins Lager der Überlebenden stellt sich heraus, dass sich ein Mann aus ihrer Gruppe, ein gewisser Ethan Rom, nicht an Bord des abgestürzten Flugzeugs befunden hat, woraufhin dieser die schwangere Claire entführt – er scheint einer der Anderen zu sein. Aus einem Zero Halliburton-Koffer des US-Marshall, der Kate überführen sollte, gelangen die Inselbewohner an Schusswaffen. Nachdem Claire die Flucht gelungen ist, wird Ethan beim Versuch, sie wieder in seine Gewalt zu bekommen, erschossen.

Gegen Ende der Staffel kommt Michael, ein ehemaliger Bauarbeiter, auf die Idee, ein Floß zu bauen, um so endlich die Insel zu verlassen und Hilfe für die übrigen Überlebenden zu holen. Nach mehreren Rückschlägen gelingt es ihm schließlich, das Floß fertigzustellen, und gemeinsam mit seinem Sohn Walt und zwei anderen Überlebenden sticht er in See. Schon während der ersten Nacht auf dem Meer erscheint zur anfänglichen Freude der Floßfahrer ein Motorboot, dessen Besatzung − bei der es sich offenbar um Angehörige der Anderen handelt − jedoch Walt in ihre Gewalt bringt, das Floß sprengt und Michael und seine Begleiter ihrem Schicksal überlässt.

Ein weiterer Handlungsstrang dreht sich um eine zunächst verschlossene Luke mitten im Dschungelboden, die ursprünglich von Locke und Boone entdeckt und vor den übrigen Überlebenden eine Zeit lang geheim gehalten wird. Nachdem Boone gegen Ende der Staffel bei der Suche nach einer Möglichkeit, die Luke zu öffnen, ums Leben gekommen ist, weiht Locke nach und nach auch andere Überlebende in seine Entdeckung ein. Etwa zur selben Zeit erscheint Danielle Rousseau im Lager der Überlebenden und warnt diese, dass die Anderen diese bald angreifen würden. Daraufhin beschließt Jack, gemeinsam mit einigen anderen Überlebenden Dynamit zu beschaffen und die Luke zu sprengen, in der Hoffnung, dort Unterschlupf zu finden. Während die Anderen stattdessen Michael und den übrigen Floßfahrern auflauern, gelingt es Jack und seinen Begleitern in der letzten Szene der Staffel die Luke tatsächlich aufzusprengen, trotz des Widerwillens von Hurley, der glaubt, dass die Zahlen, die auf der Seite der Luke eingraviert sind, verflucht sind.