El relato es realizado por el biólogo y profesor francés Pierre Aronnax, quien en compañía de su criado Conseil y el arponero canadiense Ned Land fueron hechos prisioneros por el Capitán Nemo y conducidos por los océanos a bordo del submarino Nautilus.

El Capitán les muestra la nave y les da numerosas explicaciones sobre su ingeniería, pero les advierte que al haberla conocido, no puede dejarlos salir de ella.

En el viaje, les son revelados muchos secretos y recorren muchos lugares, se mencionan la mítica Atlántida, islas de la Polinesia, el Mediterráneo, el Mar Rojo, costas del Lejano Oriente y a través del personaje Aronnax, Julio Verne señala varios posibles inventos: escafandras de buceo, fusiles de balas eléctricas, máquinas para producir aire respirable, etc.

Es notable la descripción de los paisajes submarinos y sobre todo la de gran cantidad de seres marinos por su minuciosidad.

En los capítulos finales los aislados prisioneros deciden escapar, lo cual coincide con momentos de mucha agitación de la nave, en los cuales los tripulantes repiten la palabra 'Maelstrom'.

De una manera forzada los prisioneros escapan, pero quedan inconscientes. Al final, se hallan sanos y salvos en las costas de Noruega, donde son rescatados.

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