故事发生在1866年，当时海上的人们发现了一只所谓独角鲸的大怪物，阿龙纳斯接受了邀请并参加捕捉行动，在捕捉过程中却不幸与其仆人康塞尔掉入水中，却意外游到了这只怪物的脊背上。后来得知这只惊动一时的独角鲸原来是一艘构造奇妙的潜水船。这潜水船是一位叫尼摩船长的人在大洋中的一座荒岛上秘密建造的，其船身坚固，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，途经珊瑚岛、印度洋、红海、地中海，然后进入大西洋，看到许多稀罕的海生动植物和水中奇异景象。最后，当潜水船到达挪威海岸时，阿龙纳斯不辞而别，把他所有知道的海底秘密公之于世。