När skeppet Abraham Lincoln lämnar hamnen i New York är besättningen övertygad om att de är på jakt efter en jättelik narval. Professor Aronnax, hans trogne följeslagare Conseil och harpunernas konung Ned Land är en del av det modiga laget som ska fälla det stora vidundret. Men ödet har andra planer för dem.

Efter en dramatisk drabbning hamnar de tre männen i havet. Lyckligtvis räddas de av kapten Nemo och tas ombord på det märkliga undervattensfartyget Nautilus. Nu tar äventyret en ny och oväntad vändning. De reser genom havets okända djup och avslöjar hemligheter som ingen hade kunnat föreställa sig. Men samtidigt växer gåtfullheten kring kapten Nemo, vars mysterier tycks vara lika storslagna som de hav han utforskar.