法国人皮埃尔·阿龙纳是一位博物学家，应邀赴美参加一项科学考察活动。这时，海上出了个怪物，在全世界闹得沸沸扬扬。科考活动结束之后，博物学家正准备束装就道、返回法国，却接到美国海军部的邀请，于是他改变行程，登上了一艘驱逐舰，参与“把那个怪物从海洋中清除出去”的活动。经过千辛万苦，“怪物”未被清除，驱逐舰反被“怪物”重创，博物学家和他的仆人以及为清除“怪物”被特意请到驱逐舰上来的一名捕鲸手，都成了“怪物”的俘虏！“怪物”非他，原来是一艘尚不为世人所知的潜水艇，名“鹦鹉螺号”。潜艇对俘虏倒也优待，只是，为了保守自己的秘密，潜艇艇长永远不许他们离开。阿龙纳一行别无选择，只能跟着潜水艇周游各大洋。他们从太平洋出发，经过珊瑚岛、印度洋、红海、进入地中海、大西洋，在旅途中，阿龙纳一行人遇到了无数美景，看到许多罕见的海生动植物和水中的奇异景象，同时也经历了许多惊险奇遇，比如搁浅、土人围攻、同鲨鱼搏斗、冰山封路、章鱼袭击等。十个月之后，阿龙纳一行终于在极其险恶的情况下逃脱，博物学家才得以把这件海底秘密公诸于世。