El misterioso Capitán Nemo (James Mason), utiliza en el siglo XIX un submarino inventado por él para atacar indiscriminadamente a los barcos de occidente. Desde Inglaterra, creyendo que es un monstruo marino el responsable, se envía una expedición para destruirlo. Cuando ésta fracasa, el profesor Aronnax, su ayudante (Peter Lorre) y un ballenero (Kirk Douglas), se convertirán en huéspedes y prisioneros del Capitán y descubrirán sus maravillas científicas.