主要讲述诺第留斯号（又译：鹦鹉螺号）的故事。1866年，有人以为在海上见到了一条独角鲸，出于对航海安全的考虑，也是在公众的呼吁下，由美国派遣了一艘战舰对“海怪”进行追逐。法国生物学家阿龙纳斯（又译：阿罗纳克斯）教授受邀参加了这次追逐行动。结果，追逐怪物的战舰反被怪物追逐，并遭到“海怪”的凶猛袭击。阿龙纳斯教授和他的仆人康塞尔（又译：孔塞伊或龚赛伊），以及一个捕鲸手尼德兰（又译：内德·兰德）落水，被“海怪”所救，此后便被尼摩（又译：内莫）船长囚禁在这艘潜艇开始了海底两万里的环球旅行，并发现那是一艘名为诺第留斯号的潜艇。最后，他们因不堪海底世界过于沉闷的生活，又设法逃走，重回陆地。 尼摩是个不明国籍的神秘人物，他在荒岛上秘密建造的这艘潜艇不仅异常坚固，而且)结构巧妙，能够利用海洋来提供能源，他们依靠海洋中的各种动植物来生活。潜艇艇长对战俘倒也优待；只是为了保守自己的秘密，潜艇艇长尼摩从此之后不再允许他们离开。阿龙纳斯一行人别无选择，只能跟着潜水艇周游各大洋。在旅途中，阿龙纳斯一行人遇到了无数美景，同时也经历了许多惊险奇遇，例如：在巴布亚新几内亚他们的船搁浅了，遇到当地土著人的攻击，尼摩船长用他的闪电挡住土著人进入“鹦鹉螺”号；在南极他们被困在厚厚的冰下,船上极度缺氧.但船上所有人轮流用工具把底部厚10米的冰盖砸开,逃上大海；在大西洋“鹦鹉螺”号被章鱼所困扰,他们拿斧头和章鱼展开肉搏战,一名船员惨死；在北大西洋“鹦鹉螺”号遇到一艘英国驱逐舰的炮轰,除那三位俘虏外个个义愤填膺,用“鹦鹉螺”号的冲角把驱逐舰击沉；在印度洋的珠场和鲨鱼展开过搏斗，捕鲸手尼德·兰手刃了一条凶恶的巨鲨。他们眼中的海底缺信，时而景色优美、令人陶醉；时而险象丛生、千钧一发。通过一系列奇怪的事情，阿龙纳斯终于了解到神秘的尼摩船长仍与大陆保持联系，用海底带扮肢沉船里的千百蠢世万金银来支援陆地上人们的正义斗争。终于，十个月之后，在机缘巧合下，这三个人终于在潜艇误入迈尔海峡极其险恶的情况下逃出了“鹦鹉螺”号潜艇。这时，生物学家才得以把这件海底秘密公诸于世。
