在太平洋与大西洋之间的巴库里小岛附近，时常莫名其妙地出现各类船只失踪、沉没事件。为此，先锋号潜水艇奉命前往调查这一离奇现象。然而，就在先锋号即将启程的前夜，其启程时间、到达地点等绝密情报意外泄露。两名嫌疑犯，一个佯装死亡逃脱，另一个登上了即将出发的先锋号潜水艇。苏联公安人员兵分两路展开行动，一路经过精心探查，在一家旅馆将发报人伊万绍夫逮捕。另一路在先锋号船长瓦伦佐夫的引领下，拨开重重迷雾，最终成功抓获潜伏多年的破坏分子工程师果烈洛夫，捣毁了敌对分子长期经营的发射基地和发报点，同时也揭开了该地区长期以来船只不断沉没、失踪的秘密，即所谓“两个海洋的秘密”。