此書主要講述鸚鵡螺號潛艇的故事。1866年,海上發現了一隻疑似為獨角鯨的大怪物,阿龍納斯教授及僕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。他們發現這怪物並非是什麼獨角鯨,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像。途中還經歷了擱淺、土著圍攻、同鯊魚搏鬥、冰山封路、章魚襲擊等許多險情。很後,當潛艇到達挪威海岸時,三人不辭而別,回到了他的家鄉。