20.000 de leghe sub mări este povestea celebrului căpitan Nemo şi a submarinului Nautilus, văzută de profesorul francez Pierre Aronnax. Spre sfârşitul anilor 1860, se produc tot mai des dezastre misterioase pe toate oceanele planetei. Imediat, presa lansează zvonul existenţei unui monstru gigantic al apelor, necunoscut până atunci. Arronax bănuieşte că acest necunoscut care distruge corăbiile este un narval uriaş, care străpunge corăbiile cu dinţii. Ca urmare, el se îmbarcă la bordul navei „Abraham Lincoln“ şi începe căutarea, vrând să elucideze misterul. După săptămâni de căutare în Pacificul de Nord, descoperă, în sfârşit, monstrul: submarinul Nautilus.
Mai târziu, Arronax şi membrii echipajului îl vor cunoaşte pe misteriosul căpitan Nemo, al cărui nume înseamnă „Nimeni” în latină. În conversaţiile cu acesta, Arronax află mai multe detalii despre capacităţile tehnice ale submarinului Nautilus, dar nimic despre căpitan şi echipaj. Nemo nu numai că a rupt orice legătură cu lumea, dar a şi refuzat să mai ia în vreun fel contact cu suprafaţa pământului. Atât el, cât şi echipajul pe care îl conduce îşi iau hrana exclusiv din apele mării.
Despre trecutul său, Nemo povesteşte foarte puţin. Abia în cea de-a doua parte a romanului cititorii îi vor putea descoperi destinul tragic: soţia şi copiii îi fuseseră răpiţi de forţe pământeşti neîndurătoare.
Pentru că nimeni nu trebuia să afle de secretul căpitanului Nemo, eliberarea celor trei naufragiaţi este imposibilă. Astfel, ei sunt forţaţi să participe la o călătorie în jurul lumii în submarin, ceea ce le oferă şansa de a trăi experienţe inedite, dar îi şi expune la primejdii greu de anticipat.