故事并不复杂：主要讲述诺第留斯号的故事。1866年，有人以为在海上见到了一条独角鲸，法国生物学家阿龙纳斯最后发现那是一艘名为诺第留斯号（或：鹦鹉螺号）的潜艇，并且他和仆人康赛尔和一个捕鲸手尼德兰，被尼摩 船长囚禁在这艘潜艇做了海底两万里的环球旅行。

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，他们依靠沉船中的金条生活。

潜艇艇长对俘虏倒也优待；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。他们眼中的海底，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，用海底沉船里的千百万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，这三个人终于在极其险恶的情况下逃出了“诺第留斯号”潜艇。这时，生物学家才得以把这件海底秘密公诸于世。