Морское чудовище уничтожает военные корабли, и знаменитый профессор Аронакс отправляется в карательную экспедицию. После неудачного сражения с чудовищем корабль идет ко дну, а профессор, его слуга Консель и китобой Нед Лэнд попадают на подводный корабль и совершают удивительное путешествие под водой.Серия 1. «Железный кит»Вторая половина XIX века. Неведомое морское чудовище последние два года уничтожает и повреждает военные корабли разных стран; у тех из них, кто добирается до порта, обнаруживаются гигантские треугольные пробоины в бортах. Мореплавание под угрозой, США снаряжают военный фрегат «Блю Стар», чтобы найти и уничтожить чудовище. Знаменитый своим трудом о тайнах морских глубин французский профессор Пьер Аронакс в день своей свадьбы получает приглашение присоединиться к карательной экспедиции и принимает его. После трёхмесячного безуспешного поиска в океане фрегат обнаруживает чудовище и атакует его, но в результате сам получает повреждения. Профессор, его слуга Консель и китобой Нед Ленд оказываются за бортом и попадают на подводный корабль, который и принимали за гигантское опасное животное. Невиданный корабль называется «Наутилус». Создатель, владелец и капитан корабля называется именем Немо («Никто» — по-латыни). Он объявляет спасённым, что они останутся на «Наутилусе» навсегда, чтобы не иметь возможности разгласить его тайну. Профессор, Консель и Ленд вынуждены подчиниться.Оказывается, что Немо и Аронакс давно уже заочно знакомы: именно Немо, прочитавший труд профессора и понявший, что его автор искренне увлечён морем и его тайнами, время от времени присылал Аронаксу морские диковины, зарисовки, фотографии и описания, опровергавшие многие из высказанных профессором теоретических предположений. Теперь же профессору предлагается заняться изучением морских глубин «изнутри» — такое предложение не может не привлечь истинного энтузиаста. А жене Аронакса по инициативе капитана доставляется письмо, из которого она узнаёт, что её муж жив.Между тем Нед Ленд думает только о побеге. Он находит в экипаже корабля Франсуа — молодого матроса-француза, в своё время подобранного капитаном в море и оставшегося на «Наутилусе» добровольно. С его помощью, а также путём наблюдений за происходящим Ленд подыскивает подходящий случай, чтобы бежать. Для побега предполагается использовать отделяемый подводный аппарат, имеющийся на корабле. Но «на этом корабле ничего нельзя сделать незаметно», — говорит Франсуа. Так и оказывается; первая, спонтанная попытка побега не удаётся.Серия 2. «Принц Даккар»«Наутилус» приходит к берегам Индии. Герои совершают прогулку по морскому дну в скафандрах, посещают жемчужные россыпи, а вскоре становятся свидетелями визитов на «Наутилус» посланцев с берега и узнают историю капитана Немо. В действительности капитан — индус, принц Даккар, ранее известный под именем Нана Сагиб, предводитель восстания сипаев, за голову которого назначена награда. В своё время, чтобы поймать Нана Сагиба, английский полковник Бунро захватил его жену и детей, долго убеждал жену выдать мужа, и, организовав на глазах женщины фиктивный расстрел её детей, довёл до сумасшествия. Позже Нана Сагиб был благодаря предательству одного из сподвижников захвачен в числе других предводителей сипаев, но Бунро оставил его в живых, опубликовав в газетах сообщение, что Нана Сагиб сдал англичанам своих соратников и за это помилован, и сфабриковав подтверждающую это сообщение фотографию. Не поддавшись на провокацию англичан, верные товарищи освободили Нана Сагиба и помогли ему бежать. Благодаря полученному в Европе образованию, принц Даккар спроектировал и организовал постройку подводного корабля фантастических для своего времени качеств и вместе с частью своих верных друзей ушёл в море. Но, уйдя от земли, капитан не перестал болеть душой за людей, борющихся с колонизаторами. Он продолжает помогать сипаям, передавая им собранные на морском дне гигантские ценности на покупку оружия.Серия 3. «Наутилус продолжает борьбу»Тем временем обнаруживается преследователь. Английский военный фрегат, вооружённый мощными пушками, глубинными бомбами и движущийся с той же скоростью, что и «Наутилус», преследует капитана Немо на подходе к Криту. На борту фрегата — всё тот же полковник Бунро. В отличие от Немо, точно знающего своего врага, он лишь предчувствует, что с капитаном подводного судна ему уже приходилось встречаться раньше, но совершенно уверен, что «Наутилус» нужно уничтожить, так как всякий раз там, где он появляется, усиливается национально-освободительное движение.«Наутилус» оказывается в неблагоприятном положении и не может атаковать. Немо пытается спрятать корабль в жерле потухшего вулкана, куда можно попасть подводным проходом, но в самый неподходящий момент вулкан просыпается. Выход завален, «Наутилус» в ловушке, воздуха остаётся на несколько часов. Титаническими усилиями всей команды, включая профессора, Конселя и Ленда, удаётся вручную разобрать завал и покинуть опасное убежище. Чтобы обмануть англичан, Немо взрывает в воде баки с горючим веществом, имитируя гибель корабля, а «Наутилус» уходит от преследования.Затем корабль отправляется к острову Крит, восставшему против турецких захватчиков. Там капитан вновь встречается с посланцами восставших и передаёт им золото. После этого, встретив в море фрегат-преследователь, «Наутилус» топит его таранным ударом. Через какое-то время, когда корабль находится у берегов Норвегии, Ленд предлагает снова попытаться бежать. В последний момент беглецы узнают, что корабль входит в Мальстрём. Бежать здесь — почти верная гибель, но передумывать уже поздно — все очень плохо и аппарат отделяется от «Наутилуса» и начинает всплытие. Волны разламывают его, и герои оказываются в воде.Как ни странно, все трое оказываются живы. Никто толком не помнит происходившего, но у каждого сохранилось ощущение, что в последний момент, когда он уже готов был пойти ко дну, кто-то помог удержаться и добраться до берега. На норвежском берегу герои находят людей и последнее послание от капитана Немо — письмо в железном ящике, неведомо как оказавшемся здесь. В письме Немо говорит, что не препятствовал побегу, поскольку тайна «Наутилуса» раскрыта и беглецы уже не представляют для него опасности. В заключительных кадрах профессор Аронакс у себя дома, в обществе жены и Конселя, даёт интервью корреспонденту и рассказывает о своих планах написания книги о необыкновенном путешествии под водой.