Pour échapper aux prisons sudistes, lors de la Guerre de Sécession, un journaliste, un marin accompagné de l'enfant de son capitaine, un savant, son serviteur noir et leur chien, s'échappent en ballon. Au cours du périlleux voyage, un orage éclate et le Pr. Smith tombe dans l'océan. Le ballon et les rescapés atterrissent sur une île apparemment déserte. Néanmoins, d'étranges scaphandriers ont recueilli Smith après sa chute périlleuse.Spilett, le journaliste, est victime d'éblouissements provoqués par des appareils disposés en haut d'une colline. L'enfant tombe dans une crevasse sulfureuse, après avoir été poursuivi par des hommes, et revient indemne, rapportant de son aventure un cube d'un métal inconnu. Smith, le savant, réapparaît, sans aucun souvenir de ce qui lui est arrivé. Il réussit, par ses connaissances, à instaurer dans l'île un confort sommaire. Une bouteille contenant un message leur signale l'existence, sur une île voisine, d'un naufragé.Celui-ci se révèle être un des marins du Capitaine Grant, abandonné pour insoumission depuis seize ans. Il partage alors l'existence de ses compagnons. Le bienfaiteur anonyme des naufragés les aide toujours, mais finit par se faire repérer, et dans sa fuite, se blesse. A leur tour, les hommes et l'enfant le soignent. Cependant l'attaque soudaine de pirates lui donne l'occasion de fuir. L'enfant trouve le moyen de retrouver la cachette du Capitaine Nemo, puisque c'est de lui qu'il s'agit, et découvre avec ses amis l'univers fantastique dans lequel il a choisi de vivre. Il choisira également d'y mourir, alors que les naufragés reprendront contact avec la civilisation.