1866年海上发生了一件怪事，不少航行船只在海上发现了一头独角鲸，并有航船遭到这怪物的袭击。出于对航海安全的考虑，也是在公众的呼吁下，由美国派遣出一艘战舰对怪物进行追逐。法国生物学家阿罗纳克斯教授受邀参加了这次追逐行动。不想“怪物”是一艘潜艇，结果战舰反被袭击。阿罗纳克斯教授和他的两位同伴落水，被潜艇的船长尼摩所救，此后便跟随其周游四海，探尽海底秘密，历尽艰辛和风险。最后，他们因不堪海底世界过于沉闷的生活，又设法逃走，重回陆地。