海上发现了一只疑似为独角鲸的大怪物,阿龙纳斯教授及仆人康塞尔受邀参加追捕。在追捕过程中,他们与鱼叉手尼德·兰不幸落水,到了怪物的脊背上。他们发现这怪物并非是什么独角鲸,而是一艘构造奇妙的潜艇。潜艇是尼摩在大洋中的一座荒岛上秘密建造的,船身坚固,利用海水发电。尼摩船长邀请阿龙纳斯作海底旅行。他们从太平洋出发,经过珊瑚岛、印度洋、红海、地中海、大西洋,看到海中许多罕见的动植物和奇异景象。途中还经历了搁浅、土著围攻、同鲨鱼搏斗、冰山封路、章鱼袭击等许多险情。最后,当潜艇到达挪威海岸时,三人不辞而别,回到了他的家乡。