格列那凡勋爵和夫人海伦娜乘坐“邓肯号”游艇在苏格兰近海巡航，船员用鱼叉捕获一头巨鲸。解剖鲸腹时，他们发现一个漂流瓶，里面有一份残缺文件，提到两年前失踪的“不列颠尼亚号”船长格兰特，他曾为寻找殖民土地，在南纬37度附近的南美洲沿岸遇难。但文件字迹模糊，解读存在疑问。格列那凡在报纸上刊登启事，格兰特的儿女罗伯特和玛丽看到后，恳请勋爵夫妇前往巴塔哥尼亚寻找父亲，勋爵答应后启航。途中，他们遇到地理学家帕噶乃尔，他误把“邓肯号”当成前往印度的“苏格兰号”，闹出笑话后加入了探险队。 到达智利康塞普西翁后，英国领事对沉船情况一无所知。帕噶乃尔重新破译文件，推断格兰特被南美内陆土著俘虏。格列那凡决定沿着37度线横穿大陆，并让大副汤姆·奥斯汀绕行合恩角，在大西洋同纬度处接应。途中，向导因地震恐慌逃走，帕噶乃尔带领大家夜宿冰川木屋，没想到冰层崩塌。众人脱险后，罗伯特被秃鹰抓走，幸好神枪手塔卡夫（巴塔哥尼亚酋长）射中……