Le vaisseau « Triton » effectue des explorations océanographiques à l'aide d'un laboratoire sous-marin, sorte de capsule bathyscaphe. Dans celui-ci, trois hommes, dont le docteur Hamilton, fiancé à Leah, autre médecin qui, elle, travaille en surface sur le « Triton ». Un séisme marin tue deux scaphandriers en plongée, et coupe tout contact entre le « Triton » et le laboratoire, il est prévu une semaine d'oxygène pour la capsule, que les moyens de sauvetage courants n'arrivent pas à repérer. On fait alors appel à un spécialiste des fonds marins, Blake, qui à l'aide du « Nautilus » essaie de trouver la capsule. Le commandant Mackay et Leah incitent Blake à faire le maximum pour retrouver le laboratoire, alors que les propres batteries du « Nautilus » s'épuisent. Dans les grands fonds, le « Nautilus » découvre des paysages et une faune gigantesques, il rencontre un baliste, poisson féroce qui l'attaque. Enfin, les sauveteurs, en dernière minute, trouvent le laboratoire prisonnier d'anguilles géantes. Ils réussiront à sauver deux des trois hommes, mais bien sûr, les amoureux seront réunis.