十九世紀(jì)，海洋生物學(xué)家皮埃爾·阿龍納斯受法國(guó)政府委任調(diào)查海上船只離奇沉沒(méi)事件，其女助手康塞爾與捕鯨手尼德·蘭隨行。三人追蹤至太平洋時(shí)，意外被巨型"海怪"撞擊落水，發(fā)現(xiàn)所謂怪物實(shí)為名為鸚鵡螺號(hào)的先進(jìn)潛艇。船長(zhǎng)尼莫以武力扣留三人，開(kāi)始環(huán)海航行之旅。期間他們穿越珊瑚森林、探訪海底遺址、見(jiàn)證巨型章魚(yú)襲擊，逐漸知曉尼莫以潛艇為武器反抗壓迫的復(fù)仇計(jì)劃。當(dāng)鸚鵡螺號(hào)在北大西洋遭遇敵艦圍剿時(shí)，三人趁亂逃離潛艇。最終阿龍納斯完成航海日記并公之于世，而尼莫與鸚鵡螺號(hào)則消失在風(fēng)暴之中。