Una anciana aparece asesinada en el salón de su casa a las afueras de Oxford. Su cuerpo es descubierto por dos hombres que en ese momento se encuentran por primera vez: Arthur Seldom (John Hurt), prestigioso profesor de Lógica, y Martin (Elijah Wood), un joven estudiante americano recién llegado a la universidad con la intención de que el famoso profesor dirija su tesis doctoral.

A finales del siglo XIX muchos barcos son atacados por una especie de ballena gigante. El profesor Aronnax, junto a su hija zoóloga y el arponero Ned Land, inicia una expedición para averiguar qué extraño ser es el que ataca. En una embestida caen al mar, siendo recogidos por un submarino al mando del capitán Nemo.