1866年，大海里忽然出现了一个怪物，身长几百米，偶尔浮出水面。飞快地游动着，一天能游几千公里呢。
美国政府为了弄清这怪物的来历，专门装备了一艘名叫“林肯”号的军舰，去追踪这个怪物。我是海洋科学家，被聘请担任科学顾问。
“林肯”号搜寻了三个星期，一无所获。一天晚上，我正在甲板上眺望夜景，忽然看见远处的海面上闪出一片红光，红光里隐约有个椭圆形的东西。它不就是我们要寻找的怪物吗？我立即把这一发现报告了舰长。紧急警报拉响了，全体船员很快作好了战斗准备。
那怪物离我们越来越近了，一个船员猛地投出一只锋利的鲸叉，只听“咣”的一声，好像击在钢板上。这怪物，真厉害，鲸叉根本伤不了它。接着，我们朝它开炮，可是，炮弹没有爆炸，只是从它的尾部弹了起来，溅起一片水花。这一下可把怪物惹火了，它头上喷出两股水柱，发疯似的向我们的右舷冲来。轰隆一声，我来不及抓住什么，被抛进了大海。
当我醒来时，发现自己躺在一间铁屋子里。我正在纳闷，一个高个儿进来，冷笑着说：“先生，我叫尼摩，是被你们称为怪物的这艘潜艇的主人。你成了我的俘虏，也就知道了我的秘密。对不起，为了保密，你得永远留在这儿。先生，我久闻你的大名，知道你学识渊博，你就跟我在海底旅行吧，探求海洋深处的奥秘。”
这艘潜水艇是尼摩自己设计建造的，为的是作一次海底环球旅行。
里面有豪华的客厅，舒适的卧室，还有图书馆和各种娱乐设施。它的动力是从海水里提出来的。
一天，我站在船头，透过玻璃欣赏五彩缤纷的海底世界，尼摩派人送来个便条，约我到海底森林去打猎。
这可太新鲜了！我们穿上潜水衣，带着氧气瓶和充电枪，通过换压舱来到海底。首先碰上一只大海獭。尼摩举起长枪，啪的一下就结果了它。接着又打了两只海豚什么的，就抱着猎物回船了。
1月2日，我们到了澳大利亚和新几内亚之间的托里斯海峡，船上的食物快吃完了，不得不上岸去找些肉类和蔬菜。第二天一早，我们上了岸，运气还不错，一上岸就打了几只野猪，没有找到蔬菜，可是采到不少水果。我们在沙滩上架起火，准备烤肉吃。这时，一阵雨点似的竹箭突然飞来，原来是当地的土着来了。我们慌忙跳上小艇，土着驾驶木筏穷追不舍。我们爬上潜水艇，刚下到底舱，土着也紧跟着来了。我想，这回可完了。奇怪的是，他们刚下楼梯，就被一股奇特的力量弹了出去，连滚带爬地逃走了。原来这楼梯是带电的。
2月初，我们来到印度洋，这儿的斯里兰卡盛产珍珠，闻名世界。一天，我看见当地的一个采珠人受到鲨鱼的袭击，鲨鱼尾巴一摆，就把采珠人打昏了。鲨鱼张开大嘴，正要饱餐一顿，没想到却被什么打中了，挣扎了几下，沉到海里去了。接着，我看见尼摩托着采珠人浮出水面，原来尼摩也去采珠，无意中遇上险情，救了采珠人一命。尼摩真不愧是个见义勇为的好汉。
几天后，我们进入了红海。那时还没有苏伊士运河，红海就像一条死胡同。我暗想：聪明的尼摩船长这回指挥失误了。半小时后，我们竟然到了地中海。原来在红海和地中海之间有一条海底隧道，这是尼摩在海底旅行中偶然发现的。
一天深夜，我听见一阵响声。
我好奇地循声来到观察舱，只见海底深处有一大堆沉船，几个水手从沉船上搬下一些箱子来，里面装的都是些金银财宝。尼摩就是利用打捞所得来搞科学研究的，还经常把部分钱财送给殖民地人民，作为争取自由和解放的活动经费。尼摩船长的所作所为，令我肃然起敬。
此后，我们历尽艰险来到南极。不幸的是，在一次与漩涡的搏斗中，我们的潜水艇遇难了。我们都被抛出水面，我和几个水手侥幸脱险，而可敬的尼摩船长却下落不明。
海底旅行就此结束。10个月中我们航行了两万里，我这个海洋科学家开阔了眼界，增长了见识，我将永远感谢和怀念尼摩船长。