1、1866年，在大海的不同地方，一些船只发现了一个闪闪发亮的怪物，它身长数百米，偶尔浮出水面。在不少船只受到这怪物攻击而沉没之后，美国政府派出护卫舰“林肯号”前去跟踪追捕。法国生物学家阿龙纳斯应邀参加，这个巴黎自然历史博物馆的教授，曾经撰文探讨过这海洋怪物，认为是一头巨大的独角鲸。
2、“林肯号”在大海里游弋了三个星期，却一无所获。一天晚上，教授正在甲板上欣赏夜景，猛然发现漆黑的水面突然闪现红光，接着冒出一个庞然大物。教授奔回船舱报告了舰长，护卫舰随即向怪物驶去。临近时加拿大捕鲸叉手尼德·兰猛力投出锋利的鲸叉，只听得“当”的一声，仿佛撞击在钢板上，毫无作用。护卫舰便开炮射击，可是炸弹均被怪物的尾部弹出，溅起一片浪花。怪物似乎被激怒了，从头上喷出两股水柱，向护卫舰右舷猛力袭来，随着轰隆一声巨响，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。
3、教授醒来时，发现自己躺在一个铁屋子里，身边坐着康塞尔和尼德·兰。他大惑不解。两位陌生人进来向他们致意，可是教授试用了几种语言，他们都听不懂。正在为难之时，他们的主人出现了。他身材高大，目光炯炯，用法语作了自我介绍。他叫尼摩，自称与整个人类断绝了关系。他说虽然他们已成了他的俘虏，但仍享有自由。只是为了保密，他不会释放他们，而且要求他们唯命是从。
4、教授虽然对失去自由感到难过，但是他还是被神秘的潜艇和海底的奥秘所吸引。在尼摩的邀请下，他们三人参观了他亲自设计建造的“鹦鹉螺号”。尽管它的部件是拼凑起来的，可船体坚固，结构合理，承受得起海水的冲击和高压。艇内有漂亮的客厅，舒适的卧舱，图书阅览室和娱乐场。潜艇的电力和氧气都是从海水里提取，能在海底停留很长时间。食物也是取自海洋，有些美味的鱼教授从未品尝过。布是由海洋纤维织成，烟叶来自海草。尼摩还让他们参观了猎取海洋动物的枪支和便于在海底行走的装备。
5、“鹦鹉螺号”在太平洋里潜行。教授透过玻璃窗，一路观赏着光怪陆离的海底景象和五光十色的深海生物。途经克利斯波岛时，尼摩派人送来纸条，邀请他们三人到海底森林打猎。于是他们穿上潜水服，背上氧气瓶，手持特别猎枪，穿过换压舱，走在海底平原上。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。