作品主要叙述了法国生物学者阿龙纳斯在海洋深处旅行的故事。
故事发生在 1866年,当时海上发现了一只被断定为独角鲸的大怪物,阿龙纳斯接受邀请参与追捕,在追捕过程中不幸落水,泅到怪物的脊背上。其实这怪物并非什么独角鲸,而是一艘构造奇妙的潜水艇,潜水艇是船长尼摩在大洋中的一座荒岛上秘密建造的,船身坚固,利用海洋发电。尼摩船长邀请阿龙纳斯作海底旅行。
他们从太平洋出发,经过珊瑚岛、印度洋、红海、地中海,进入大西洋,看到许多罕见的海生动植物和奇异景象,又经历了搁浅、土人围攻、同鱼搏斗、冰山封路、章鱼袭击等险情。最后,当潜水艇到达挪威海岸时,阿龙纳斯不辞而别,把他所知道的海底秘密公布于世。
