Merien tuntija professori Pierre Aronnax pyydetaan mukaan, kun Abraham Lincoln -niminen laiva lahtee etsimaan meria kauhun vallassa pitavaa hirviota, jota epaillaan sarvivalaaksi. Matkalla ovat mukana myos professorin palvelija, Conseil (Neuvokas) ja valaanpyytaja Ned Land.
Kun hirvio saadaan kiinni, se kaantyy ahdistajaansa vastaan ja taistelun aikana professori, Ned ja Conseil putoavat laivasta. He pelastautuvat metsastamansa hirvion paalle, joka osoittautuu sukellusveneeksi, ja heidat vangitaan sen matkustajiksi. Sukellusveneen, Nautiluksen kapteeni Nemo vie vieraansa huimalle matkalle merten syvyyksiin, etelanavalle seka kavelylle Atlantiksen kadonneella mantereella.