Akcja rozpoczyna się w 1866 roku, gdy marynarze na całym świecie zgłaszają obecność tajemniczego, gigantycznego obiektu, poruszającego się szybciej niż jakikolwiek wieloryb. Opinia publiczna i naukowcy uznają go za nieznanego morskiego potwora. Kiedy obiekt zaczyna uszkadzać statki, rząd USA wysyła fregatę „Abraham Lincoln”, aby go odnaleźć i zniszczyć. Podczas tej misji, po konfrontacji z „potworem”, profesor Aronnax, jego służący Conseil oraz harpunnik Ned Land trafiają do wody. Zostają uratowani przez kapitana Nemo, dowódcę zaawansowanej łodzi podwodnej – „Nautilusa”. Nemo, który zerwał wszelkie więzi ze światem ludzkim, więzi ich na pokładzie, oferując Aronnaxowi udział w swoich podmorskich badaniach. Harpunnik Ned Land, nie godząc się z niewolą, nieustannie planuje ucieczkę.