Die Archäologin Lara Croft wird von der Industriellen Jacqueline Natla angeheuert, um in Peru ein altes Artefakt namens Scion zu finden. Lara kämpft sich durch die Katakomben der antiken Stadt Vilcabamba, unter der in einem üppigen Grüntal noch Dinosaurier existieren und findet schließlich im Grab von Qualopec das kreisrunde, mysteriöse Artefakt. Allerdings wird sie von Larson überrascht, einem Auftragsmörder, der von Natla angeheuert wurde. Lara erfährt, dass noch weitere Teile des Scions existieren und dringt in ein Bürogebäude der Natla Corporation ein. Dort findet sie Aufzeichnungen, die auf das Kloster des Heiligen Franziskus (im Spiel als „St. Francis’ Folly“ aufgeführt, nicht eindeutig auf Franz von Assisi zurückzuführen) in Griechenland verweisen. St. Francis’ Folly erstreckt sich durch ein Kolosseum und eine Zisterne bis in den Palast des legendären Königs Midas, unter dem das Grab von Tihocan liegt. Dort findet Lara nach zahlreichen Feuergefechten mit Pierre, einem weiteren von Natlas Killern, sowie einem Zentauren, den zweiten Teil des Scions. Als sie es berührt, erfährt sie in einer Art Vision, dass das Scion ein altes, atlantisches Artefakt ist und dass die Herrscher des versunkenen Königreichs Genexperimente an ihrem Volk durchgeführt haben. Den letzten Teil des Scions findet Lara in der Stadt Khamoon in Ägypten. Als sie diesen an sich nimmt, wird sie von Natlas Schergen überrascht und entwaffnet. Natla nimmt das Scion an sich, während Lara selbst nur knapp mit dem Leben davonkommt. Sie kann sich jedoch an Bord von Natlas Yacht schleichen und so unbemerkt auf eine namenlose Insel gelangen, auf der der Eingang zur großen Pyramide von Atlantis liegt. Nach langen Kämpfen mit Natlas Handlangern, von denen Lara nach und nach ihre entwendeten Waffen zurückerhält, erreicht Lara schließlich die Kernkammer der Pyramide, in der das Scion thront und die Stadt mit Energie und Stabilität versorgt. Als Lara das Scion berührt, erscheint ihr erneut eine Vision, in der sie erfährt, dass es sich sowohl bei Qualopec und Tihocan als auch bei Natla selbst um die drei Herrscher des versunkenen Kontinents Atlantis handelt. Die drei – deren Herkunft nie ganz geklärt wird (während Qualopec und Tihocan roboterhaft und nur entfernt humanoid wirken, erscheint Natla als einzige vollständig menschlich) – haben genetische Experimente an den Einwohnern von Atlantis durchgeführt. Ein Ergebnis davon war beispielsweise der Zentaur, den Lara in Griechenland erlegt hat. Weiterhin erfährt sie in der Vision, dass Qualopec und Tihocan sich irgendwann gegen Natla gestellt haben, deren Experimente den beiden wie es den Anschein hat zu weit gingen: Sie versiegelten Natla in einem radähnlichen Gegenstand und froren sie dort in einer Sphäre ein. Wie Natla aus ihrer Gefangenschaft befreit wurde, sah man zu Beginn des Spiels; der Zusammenhang wird jedoch erst jetzt ersichtlich. Als Lara das Scion zerstören will, wird sie von Natla angegriffen. Nach einem Handgemenge stürzt Natla augenscheinlich in den Tod, während Lara auf einer arenaartigen Plattform landet, in der sie gegen ein gigantisches, beinloses Monstrum kämpfen muss. Nach dem Tod des gezüchteten Überwesens scheint das Scion instabil zu werden. Lara besiegt es mit ihren Waffen und flüchtet aus der Pyramide, die ohne die Kontrolle durch das Scion in einem Lavasee versinkt. Natla erscheint erneut und offenbart ihre wahre Erscheinung: ein dämonisches Wesen mit Flügeln. Ob der Spieler Natla umbringt, ist optional – schließlich gelingt es Lara aber, aus der Pyramide zu flüchten und mit Natlas Yacht zu flüchten, bevor die Pyramide in sich selbst zusammenbricht und die letzte Herrscherin von Atlantis und ihre Genexperimente für alle Zeiten unter sich begräbt.