V druhej polovici 19. storočia sa svetom šíria správy o záhadnom „morskom netvorovi“, ktorý napáda lode. Francúzsky vedec Pierre Aronnax, jeho sluha Conseil a kanadský harpunár Ned Land sa vydávajú na loď Abraham Lincoln, aby stvorenie vypátrali. Po strete s netvorom skončia vo vode a zachráni ich tajomná ponorka Nautilus, ktorú vedie záhadný kapitán Nemo.
Trojica je na palube zadržiavaná a prežíva sériu neuveriteľných podmorských dobrodružstiev – navštívia hlbiny oceánov, koralové útesy, Antarktídu, Atlantídu a stretnú sa s obrovskou chobotnicou. Spoznávajú krásy mora, ale aj temnú stránku kapitána Nema, ktorý sa rozhodol žiť mimo ľudskej civilizácie.
Nakoniec sa im počas silného víru pri nórskom pobreží podarí ujsť. Osud kapitána Nema zostáva neznámy.