Im Jahr 1866 werden vor der Küste Neuenglands immer wieder Schiffe zerstört, ohne dass sich dafür eine logische Erklärung finden würde. Keine Unwetter, keine Klippen - es gibt keinen Grund für die häufigen Schiffsunglücke.

Für den jungen Meeresforscher Pierre Arronax, der diesem Phänomen nachgeht, gibt es nur noch eine Erklärung: ein urzeitliches Seeungeheuer, das sich dort am Meeresgrund seit vielen Jahrtausenden versteckt hält. Niemand mag so recht an seine These glauben, schon gar nicht sein Vater Thierry, ein berühmter Forscher, der ohnehin keine hohe Meinung von Pierre hat.

Pierre plant daher eine Expedition in die Tiefen des Meeres, um das geheimnisvolle Ungeheuer aufzuspüren, als Begleiter heuert er den kaltblütigen Kanadier Ned Land, dessen größtes Vergnügen die Jagd auf Wale ist, und den farbigen Hünen Cabe Attucks an. Sie stechen mit der ?Abraham Lincoln? in See und entdecken nach einigen Wochen tatsächlich ein mysteriöses Objekt, das sie auf Arronax Befehl hin verfolgen, bis sie schließlich mit ihm zusammenstoßen.

Nach dem Unfall finden sich die drei an Bord der Nautilus wieder, einem hoch entwickelten Unterwasserboot, das heimlich in den Tiefen des Ozeans kreuzt. Da sie nun das Geheimnis des charismatischen Kapitäns Nemo entdeckt haben, werden sie unfreiwillig zu Gefangenen an Bord. Auf der Fahrt durch die unbekannte Unterwasserwelt erblicken sie ein eigenes Universum, das ebenso faszinierend wie gefährlich ist: versunkene, sagenumwobene Städte, Haie auf Beutejagd und gigantische Riesenkraken.

Als Wissenschaftler ist Pierre Arronax natürlich einerseits sehr interessiert daran, möglichst lange an Bord zu bleiben, um die Weltmeere zu erforschen, andererseits kann er das Verhalten von Kapitän Nemo, der Schiffe an der Wasseroberfläche zerstört, nicht akzeptieren. Ned Land, der von Heimweh geplagt wird, versucht, ihn zur Flucht zu überreden, doch nicht zuletzt die Tochter von Kapitän Nemo, die bildhübsche Mara, in die Pierre sich auf den ersten Blick verliebt hat, vereitelt jeden Gedanken daran ..