故事发生在1870年的英国，海怪出没的传闻闹得人心惶惶，各国政府纷纷派遣军舰在大海上巡逻，不料这些军舰都被海怪击沉了。阿龙纳斯教授（帕特里克·德姆西 饰）和他的助手康赛尔成了海难幸存者，鱼叉手尼德（布莱恩·布朗 饰）也保住了性命，一行人被鹦鹉螺号潜艇救起，由此结识了潜艇主人尼莫船长（迈克尔·凯恩 饰）。 尼莫船长久仰阿龙纳斯的大名，将他奉为上宾。然而，船长暴躁的性格和激进的行事手段让阿龙纳斯意识到此地不可久留。尼莫船长向阿龙纳斯展示了自己多年苦心钻研的研究成果，还带他畅游神秘的海底世界，但阿龙纳斯一心只想逃走。