Het verhaal begint in 1866. Een mysterieus zeemonster, volgens sommige ooggetuigen een grote narwal, terroriseert de schepen van verschillende landen. Na een aanval op een oceaanschip stelt de Amerikaanse regering een expeditie samen om dit monster op te sporen en te vernietigen. Een van de leden van de expeditie is de Franse professor en marienebioloog Pierre Aronnax. Hij is tevens de verteller van het verhaal. Andere leden van het team zijn Aronnax' onderdanige assistent Conseil, die zijn meester in alles volgt, en de minder fijnbesnaarde Canadese harpoenier Ned Land.