Loretta Sage, romancière à succès mais solitaire depuis la mort de son mari archéologue, doit se soumettre à une tournée promotionnelle pour son dernier roman en compagnie d'Alan, le mannequin naïf qui incarne son héros sur les couvertures de ses livres. Lors d'un événement, elle est enlevée par le milliardaire excentrique Abigail Fairfax, persuadé qu'elle détient la clé menant à un trésor évoqué dans son roman. Alan se lance alors dans une expédition rocambolesque pour la sauver, aidé par un ancien Marine devenu professeur de méditation. Le duo se retrouve poursuivi à travers la jungle, entre auto-dérision et véritable aventure.
Le projet trouve son origine dans une expérience vécue par le producteur Seth Gordon lors d'un congrès consacré au roman sentimental, où il avait observé le contraste entre les auteurs hommes mis en couverture et les nombreuses romancières présentes dans la salle, largement invisibilisées malgré leur expertise. Sandra Bullock, qui souhaitait depuis longtemps produire une comédie d'action et d'aventure, s'est emparée du projet via sa société de production Fortis Films et s'est associée à la productrice Liza Chasin. C'est après avoir découvert le film Band of Robbers, réalisé par les frères Aaron et Adam Nee, que Bullock et Chasin ont souhaité les rencontrer pour leur confier la réalisation. Channing Tatum rejoint le projet fin 2020, suivi par Daniel Radcliffe, Patti Harrison et Da'Vine Joy Randolph début 2021, puis par Brad Pitt en avril 2021 pour un caméo.
La critique se montre partagée sur Le Secret de la cité perdue : plusieurs médias saluent le duo formé par Sandra Bullock et Channing Tatum ainsi que le caméo remarqué de Brad Pitt, quand d'autres jugent le film trop classique, son humour parfois lourd et regrettent un scénario jugé prévisible qui peine à se démarquer d'autres films d'aventure du genre.
Le public réserve un accueil plus chaleureux au film, appréciant son ton assumé, décomplexé et nostalgique des comédies d'aventure des années 1980, ainsi que la alchimie entre les deux acteurs principaux.
Le film n'a pas reçu de récompense majeure lors de sa sortie, mais s'est classé en deuxième position du box-office français des nouveautés lors de sa semaine de sortie.
Selon Sandra Bullock, c'est sa propre coiffeuse qui l'aurait convaincue de proposer un caméo à Brad Pitt, finalement confirmé en avril 2021. Le tournage s'est déroulé de mai à août 2021 en République dominicaine, notamment à Santa Bárbara de Samaná, à Casa de Campo et aux studios Pinewood Indomina, avant d'être complété par des prises de vues aux Pinewood Studios. Le titre de travail du film, The Lost City of D, a été raccourci en The Lost City en octobre 2021, peu avant sa sortie. L'acteur Oscar Nuñez retrouve ici Sandra Bullock, avec laquelle il avait déjà tourné dans La Proposition.
Le Secret de la cité perdue joue avec les codes du film d'aventure façon Indiana Jones tout en les détournant avec autodérision, notamment à travers le personnage de Loretta qui commente elle-même les clichés du genre dont elle est l'auteure. Le film aborde le deuil et le repli sur soi à travers le personnage de Loretta, qui doit réapprendre à faire confiance après la perte de son mari. Il questionne également les apparences et les préjugés, Alan étant réduit à son physique de mannequin alors qu'il se révèle progressivement plus courageux et attachant qu'il n'y paraît. La reconquête de la confiance en soi et la redécouverte du plaisir de l'aventure, après des années de repli, traversent l'ensemble du récit.
Le titre renvoie à la cité légendaire de D évoquée dans les romans d'aventure de Loretta Sage, que les personnages finissent par découvrir réellement au cours de leur périple dans la jungle, brouillant ainsi la frontière entre la fiction que la romancière invente et l'aventure bien réelle qu'elle finit par vivre.
Le film est régulièrement comparé à À la poursuite du diamant vert pour sa dynamique de duo mêlant romance et aventure exotique, ainsi qu'aux films Indiana Jones dont il reprend et parodie certains codes visuels dès sa scène d'ouverture.