主要講述諾第留斯號的故事。1866年，有人以為在海上見到了一條獨角鯨，法國生物學家阿龍納斯最後發現那是一艘名為諾第留斯號（或：鸚鵡螺號）的潛艇，並且他和僕人康塞爾和一個捕鯨手尼德蘭，被尼摩 船長囚禁在這艘潛艇做了海底兩萬裡的環球旅行。

尼摩是個不明國籍的神秘人物，他在荒島上秘密建造的這艘潛艇不僅異常堅固，而且結構巧妙，能夠利用海洋來提供能源，他們依靠海洋中的各種動植物來生活。潛艇艇長對俘虜倒也優待；只是為了保守自己的秘密，潛艇艇長尼摩從此之後不再允許他們離開。阿龍納斯一行人別無選擇，只能跟著潛水艇周遊各大洋。在旅途中，阿龍納斯一行人遇到了無數美景，同時也經歷了許多驚險奇遇。他們眼中的海底，時而景色優美、令人陶醉；時而險象叢生、千鈞一髮。透過一系列奇怪的事情，阿龍納斯終於瞭解到神秘的尼摩船長仍與大陸保持聯絡，用海底沉船裡的千百萬金銀來支援陸地上人們的正義鬥爭。終於，十個月之後，在機緣巧合下，這三個人終於在極其險惡的情況下逃出了“諾第留斯號”潛艇。這時，生物學家才得以把這件海底秘密公諸於世。

《海底兩萬裡》描繪的是人們在大海里的種種驚險奇遇。潛艇在大海中任意穿梭，海底時而險象叢生、千鈞一髮，時而景色優美、令人陶醉。美妙壯觀的海底世界充滿了異國情調和濃厚的浪漫主義色彩，體現了人類自古以來渴望上天入地、自由翱翔的夢想。