Иван Ефремов ведет читателя по следам масштабных палеонтологических экспедиций Академии наук СССР в суровые и малоизученные районы монгольской полупустыни Гоби в 1946–1949 годах. Автор ставит задачу опровергнуть устойчивый миф об извечной безжизненности Центральной Азии и доказать, что под панцирем каменистых пустынь скрываются бесценные архивы древней жизни Земли.
В центре повествования находится борьба науки с неизведанной природой, преодоление тяжелейшего бездорожья, жары и холода силами небольшого сплоченного коллектива ученых, препараторов и шоферов. Автор подробно описывает быт экспедиции, помощь местных жителей-аратов и старинные легенды о костях драконов, которые на поверку оказываются реальными скелетами гигантских ящеров.
Развивая мысль, Ефремов полемизирует с подходом предшественников из американской экспедиции, которые опирались на случайные находки и шумную рекламу. Советские ученые привносят в изучение Гоби системный научный метод и тафономию — науку о закономерностях захоронения ископаемых остатков. Это позволяет совершить грандиозные открытия в котловинах Нэмэгэту и Ширэгин-Гашун.
Книга детально раскрывает механику научных поисков, описывает сложный рельеф гобийских котловин, каньонов и подземных сокровищниц, где скрыты следы мезозойской эры. Автор показывает, как через упорный труд и строгий расчет рождается подлинное знание о прошлом планеты.
Повествование завершается возвращением экспедиции из многомесячного дальнего маршрута. Ефремов оставляет читателя на пороге новых открытий, подчеркивая, что суровая и прекрасная Гоби еще хранит множество тайн, которые предстоит разгадать советской науке.