此書主要講述鸚鵡螺號潛艇的故事。1866年，海上發現了一只疑似為獨角鯨的大怪物，阿龍納斯教授及仆人康塞爾受邀參加追捕。在追捕過程中，他們與魚叉手尼德·蘭不幸落水，到了怪物的脊背上。他們發現這怪物并非是什么獨角鯨，而是一艘構造奇妙的潛艇。潛艇是尼摩在大洋中的一座荒島上秘密建造的，船身堅固，利用海水發電。尼摩船長邀請阿龍納斯作海底旅行。他們從太平洋出發，經過珊瑚島、印度洋、紅海、地中海、大西洋，看到海中許多罕見的動植物和奇異景象。途中還經歷了擱淺、土著圍攻、同鯊魚搏斗、冰山封路、章魚襲擊等許多險情。最后，當潛艇到達挪威海岸時，三人不辭而別，回到了他的家鄉。