故事发生在1865年美国内战期间，一个氢气球在一场狂风暴雨中，飞越了薄雾弥漫的太平洋，这个热气球里有从美国逃跑的5个人和一只名叫托普的小狗。这是第五天，热气球不断下落，最后降落在一个小岛上，总长度不到2英里。当人们从气球里出来，才发现工程师史密斯和小狗托普不见了。
海峡对面有一个海岸线长达100多英里的荒岛，记者史佩莱和他的朋友们游过了海峡，在一个荒岛上找到了一个他们可以藏身的洞穴，并在离洞穴不远的一个小洞穴里，发现了一个垂死的工程师和一只小狗。岛上太冷了，他们点了一堆篝火取暖。岛上资源丰富，他们决心把荒岛建设成文明的小美国，未来移交给政府。但接连发生了几件事，扰乱了他们的安宁。他们在一只被猎杀的猪身上发现了一颗子弹，由此推断3个月内有人在岛上开过枪，在岛南端的海滩上发现了一个木箱，里面装着工具、枪支和衣服，但周围没有人影，也没有船，他们从水里捞出一个瓶子，瓶子里的纸条写着达抱岛字，在岛上发现了一个野人，他几乎失去了理智。有迹象表明这个岛上一定有一个神秘人物，他总是暗中支持和帮助他们，他们也希望能找到他。
在岛上生活的第三年的某一天，他们遭到了一艘海盗船的袭击。经过一番艰苦的战斗，他们最终撤退到石洞中，陷入了绝境。突然，海盗船被水雷炸毁了，人和船都沉到海底。在船被炸毁之前，六个海盗登陆了这个岛。这些人发动了一次偷袭，就在赫伯特生命垂危的时候，一种救命的特效药突然出现在了桌子上，让赫伯特渡过了难关。然后，土匪被神秘的陌生人消灭了。
第四年，他们终于遇到了神秘的人，原来，他是印度达卡王子，他发明了潜水艇“鹦鹉螺号”，自称“尼莫船长”，在海底生活了30年，收集宝物，专门支援独立战争国家。他告诉他们岛上的火山即将爆发，他已经给儿子写了一封信，请他来救援。终于，火山爆发了，在关键时刻，在他儿子及时赶到，救出了遇难者。这时，内战结束了，六个伙伴用尼莫船长赠送的财宝买了一大片土地，像过去一样幸福地生活在一起。