1866年发生了一件怪事，很多人在海上遇见了一个神秘的怪物，大家纷纷猜测这怪物是一头巨大的独角鲸。出于对航海安全的考虑，美国派遣了一艘军舰前去捕杀。巴黎自然史博物馆的客座教授阿罗纳克斯受邀参加了此次远征。结果，追逐怪物的军舰反遭重创。阿罗纳克斯教授和他的仆人孔塞伊，以及捕鲸手内德?兰德落水，幸运的是，他们被尼摩艇长救下。原来，这个怪物并非独角鲸，而是一艘构造奇特的潜艇――鹦鹉螺号。此后，他们便跟随尼摩艇长开始了一场海底探险之旅，从太平洋出发，经过珊瑚岛、印度洋、红海、地中海、大西洋，途中经历了搁浅、土著围攻、冰山封路、章鱼袭击等许多险情。最后，当潜艇接近挪威海域时，阿罗纳克斯教授三人为获取自由，不辞而别……