Roman, denizaltı makinesi Nautilus'u kullanan gizemli Kaptan Nemo'nun liderliğindeki bir denizaltı keşif ekibi olan Profesör Pierre Aronnax, onun hizmetkarı Conseil ve balina avcısı Ned Land'in maceralarını anlatır. Hikaye, 1866 yılında, deniz yoluyla seyahat eden birçok geminin batmasıyla ilgili gizemli olayların peşine düşen Amerikan Donanması tarafından düzenlenen bir araştırma gezisiyle başlar.
Profesör Aronnax, Conseil ve Ned Land, denizaltı makinesi Nautilus tarafından saldırıya uğrar ve daha sonra gemiden kaçamadan Nautilus'a alınır. Kaptan Nemo, Nautilus'u dünyayı dolaşmak ve deniz altındaki güzellikleri keşfetmek amacıyla kullanmaktadır. Ancak, Kaptan Nemo'nun intikam arzusu ve insanlığa olan düşmanlığı, mürettebatının serbestçe dolaşmasına izin vermez.
Aronnax, Conseil ve Ned Land, Nautilus ile birlikte dünyanın altındaki okyanusları keşfederler. Yolculukları sırasında, renkli mercan resifleri, deniz canlıları ve antik batık şehirler gibi çeşitli denizaltı manzaralarıyla karşılaşırlar. Ayrıca, Kaptan Nemo'nun politik ve sosyal eleştirilerine tanık olurlar.
Hikaye ilerledikçe, Aronnax ve diğerleri Kaptan Nemo'nun geçmişi hakkında daha fazla bilgi edinirler ve Nautilus'un savaş gemilerine yönelik saldırılarına tanık olurlar. Kaptan Nemo'nun karanlık geçmişi ve intikam arzusu, ekibin Nautilus'tan kaçma çabalarını zorlaştırır.
Sonunda, Aronnax, Conseil ve Ned Land, Nautilus'tan kaçmayı başarır ve denizaltı makinesiyle birlikte bir fırtınada batarken Kaptan Nemo ile vedalaşırlar.
Denizler Altında Yirmi Bin Fersah, sürükleyici bir macera, bilim kurgu ve toplumsal eleştiri öğelerini bir araya getiren unutulmaz bir eserdir.
