1、1866年，法国博物学家阿罗纳克斯应邀赴美参加科学考察活动。其时，海上出了个怪物。科考活动结束后，却登上了一艘驱逐舰，要把那个怪物从海洋中清除出去 。
2、一天晚上，教授在甲板上赏景时，发现怪兽，教授和船上的人开炮全力进攻。怪物似乎被激怒了，教授、他的仆人康塞尔和鲸叉手三人被抛入水中。教授很快就失去了知觉千辛万苦，“怪物”未清除，他们却都成了“怪物”的俘虏!“怪物”原来是一艘不为人知的潜水艇，名“鹦鹉螺”号。
3、为了保守自己的秘密，潜艇艇长永远不许他们离开。
4、教授虽对失去自由伤心，但是他还是被神秘的潜艇和海底的奥秘所吸引，在此期间，他们的食物都是从海洋获得的。并且一路观赏着光怪陆离的海底景象和五光十色的深海生物。
5、途经克利斯波岛时，尼摩举枪射中一只大海獭，然后又杀了两条海豚似的动物，满载而归。
6、潜艇在珊瑚礁上搁过浅，到达加里曼丹附近时，食品告缺。教授他们三人决定上岸寻找蔬菜和野味。不料受到了土著人的袭击。
7、潜艇驶入印度洋，在斯里兰卡附近，为了救印度人，他们在印度洋的珠场和鲨鱼展开过搏斗，捕鲸手尼德·兰手刃了一条凶恶的巨鲨；在大西洋海底，他们发现了大陆。他们在红海里追捕过一条濒于绝种的儒艮，儒艮肉当晚就被端上了餐桌；他们在大西洋里和章鱼进行过血战，一名船员惨死；
8、潜艇又向南极进发，它在成群结队的鲸鱼中间穿行。当尖头鲸向长须鲸进攻时，尼摩出于对弱者的同情，指挥船员攻击尖头鲸。
9、在南极被厚厚的冰层困住，艇内缺氧，艇上的人几乎不能生还。凭着潜艇的精良构造和艇长的超人智慧，种种险境，均被化解，
10、历经海底两万里环球航行之后，潜艇在挪威西海岸遇上了可怕的大漩涡。教授无法知道潜艇卷入大漩涡之后的遭遇，因为他和他的同伴被漩涡抛入水里后，才得以逃脱。
11、十个月之后，这三个人终于在极其险恶的情况下逃脱，博物学家才得以把这件海底秘密公诸于世。