Nella seconda metà dell'Ottocento, le marinerie del mondo sono in allarme per la presenza di un misterioso "mostro marino" che attacca ed affonda le navi. A Boston, il professor Aronnax del Museo nazionale di Parigi accompagnato dal fedele servitore Conseil, accetta di buon grado l'invito di un funzionario del governo di imbarcarsi per far luce sul mistero. A bordo dell'Abramo Lincoln sale anche il fiociniere Ned Land, il cui scetticismo è pari soltanto al coraggio e alla voglia di avventura. Dopo un lungo viaggio senza emozioni, la fregata incrocia una nave da guerra assalita dal misterioso nemico e, accorsa vanamente in aiuto, viene speronata e cola a picco. Aronnax, Conseil e Land, unici sopravvissuti, scorgono la sagoma del mostro ed avvicinatisi si rendono conto che in realtà è un avveniristico sottomarino. Il Nautilus, il cui equipaggio è momentaneamente impegnato nella celebrazione di un funerale sui fondali del mare, appartiene al capitano Nemo, principe indiano spodestato dagli inglesi contro i quali ha giurato odio eterno.

Per il suo primo film con attori in carne ed ossa, Walt Disney affida al ben assortito quartetto di protagonisti (l'aristocratico Mason, il signorile Lucas, il piagnucoloso Lorre e lo sfrontato Douglas) il compito di coniugare avventura e commedia, restando fedele allo spirito del celebre romanzo di Verne. Il risultato è avvincente. Un prodotto pensato per spettatori di ogni età, che fa leva su eccellenti effetti speciali e regala emozioni e sequenze memorabili (la visita alla sommersa città di Atlantide e la terrificante lotta con la piovra gigante).

Kirk Douglas nella sua autobiografia "Il figlio del venditore di stracci" racconta: "Quando, durante le trattative, si parlò del mio compenso Walt chiese, in tutta franchezza, se quello era il mio onorario per sei film .. Tutto il film si svolgeva a bordo di un sottomarino. Io dissi: Non ci sono donne in questo film. Perché non lo iniziamo con il mio personaggio e due ragazze in un bar, mentre stanno per avviarsi alla nave? Fu subito d'accordo. La scena è nel film."
L'attore ricorda anche la disinvolta lungimiranza di Disney che avrebbe fatto costruire, addebitandone le spese alla produzione, il Nautilus per destinarlo poi ai padiglioni della nascente Disneyland.

La popolarità del Nautilus - opera di Harper Goff cha avrebbe progettato per Fleischer la navetta Proteus di Viaggio allucinante - fu tale che la marina americana battezzò con quel nome il suo primo sottomarino atomico.

Migliore trasposizione del romanzo di Verne, già portato sullo schermo nel 1905 e nel 1916, questo spettacolare film dimostrò che la Disney era in grado di rivolgersi agli adulti come agli adolescenti.