Året 1866 drar en ekspedisjon ut for å undersøke en mystisk gjenstand som er observert i havet. De støter sammen med gjenstanden, som viser seg å være en avansert undervannsbåt ved navn Nautilus. Den gåtefulle kaptein Nemo har kommandoen om bord. Tre av ekspedisjonsmedlemmene blir reddet av Nemo og må bli med Nautilus på en lang og eventyrlig reise under havet.