从海面上发现一只被认为是独角鲸的大怪物撞沉几艘轮船开始，法国生物学家阿龙纳斯应邀参加追捕，从而发现这怪物并非什么独角鲸，而是一艘构造奇妙的潜艇。这艘“鹦鹉螺”号潜艇是船长尼摩在大洋中的一座荒岛上秘密建造的，利用海浪发电，供给船上热、光、动力，是一个令人惊叹的现代工业杰作。尼摩船长是一个自称“跟整个人类断绝了关系”的神秘人物，却有着出类拔萃的才华与惊人的胆识。于是阿龙纳斯在尼摩船长邀请下开始他充满传奇色彩的海底之旅。
阿龙纳斯及其同伴乘“鹦鹉螺”号周游了太平洋、印度洋、红海、地中海、大西洋以及南北两极海岸，遇见了许多罕见海底动植物，饱览了海底变幻无穷的奇景异观，最终到达挪威海岸。整个航程高潮迭起：海底森林打猎，“鹦鹉螺”号搁浅，进入珊瑚墓地，经过A拉伯海底地道，地中海四十八小时……在将近10个月的漫长旅程中，经历了土人围攻、冰山封路，捉鱼、章鱼袭击等许多危险。
