1、第一章：神出鬼没的海礁
1866年起，出现了一件大怪事。不少船只在海上碰到过一个“庞然大物”，就像飞逝的巨礁，多艘航船莫名其妙的被撞裂了。公众坚决要求把这头怪物从海洋里清除掉。对怪物主要有两派看法，一派认为是一种力大无穷的怪物，另一派则认为是一艘动力强大的“海底”船只。
我（法国巴黎自然史博物馆教授阿龙纳斯）认为，怪物是一种力量大得惊人的“独角鲸”。美国海军部组织了一艘名为亚伯拉罕.林肯号的快速驱逐舰，准备去清除“怪物”。我应邀随行。
2、第二章：林肯号
我的仆人康塞尔忠心耿耿、正直、生性沉稳、做人规矩、待人热心、遇事神色不惊、心灵手巧、无所不能，对博物学的分类得心应手，他的缺点是太拘泥于礼节，跟我说话从来都是第三人称。
我们一起上了林肯号，船长法拉古说，谁先发现独角鲸，就可以得到2000美金的奖金，康塞尔对大家激动的问题无动于衷。林肯号舰上的歼灭性武器样样齐全，更了不起的是还有捕鲸大王尼德﹒兰，他身手敏捷、机智灵活、沉着勇敢、技艺高超，但脾气暴躁，他不相信独角鲸的存在。
3、第三章：一次惊心动魄的行动
最开始的一段时间，大家每天都紧张的观察海面。三个月过去了，海员们开始泄气了，开始怀疑自己这次搜寻行动的意义。半年后，海员们要求返航。法拉古舰长许诺最后搜寻三天，三天后如果还无结果就将回去。
到了规定期限的最后时刻，一向无动于衷的尼德.兰突然喊叫起来，他发现了怪物。怪物发光、椭圆形、呼啸、喷水柱，林肯号企图捕获独角鲸，而独角鲸却若无其事地同林肯号捉迷藏。
经过一夜一天的追逐周旋，到第二天晚上，双方形成对峙。当林肯号用炮弹攻击独角鲸，独角鲸却突然熄灭电光，向林肯号喷射大水并撞击了林肯号，我被抛到了海里。
4、第四章：无名类鲸鱼
我被抛入海里，与康塞尔在海中相依为命。我们为了节省体力，一个人平躺不动，另一个人负责将平躺的人往前推，交替轮换。正当我们筋疲力尽就要沉入海底时，被躲在独角鲸背上的尼德·兰拉出水面。
尼德兰说，这怪物不是鲸，是钢制的。我这才断定它是一艘潜水艇。我们在艇顶苟延残喘。天亮时，艇盖掀开，八个壮汉出来，把我们拖进艇里去。
5、第五章：动境中之动
我们三人被关进一间黑屋子。半小时后，突然眼前一亮，进来两个人。第二个人看起来自信、镇定、性情平和、坚毅、果敢、高傲、直率值得一提。（他就是尼摩船长）我们用法语、英语、德语和拉丁文进行自我介绍，对方均无反应。他们走了，侍者送来食物，我们饱餐后就进入了梦乡。
6、第六章：尼德·兰的怒火
潜水艇浮出海面更换新鲜的空气。三人仍被关在铁屋子里，尼德﹒兰怒气冲天，他想逃跑，又想夺取这条艇。一个侍者进来时被他出其不意地打倒在地掐得半死。这时候，一个说法语的人出现了。
7、第七章：海洋人
讲法语的就是这艘鹦鹉螺号潜水艇上的尼摩（意为“不存在的人）艇长。他说第一次见面保持沉默是为了了解我们，其实那四种语言他都听的懂。
尼摩船长对于林肯号追捕和炮击潜水艇很不满。 他答应我们在船上我们是自由的，但有个条件就是遇到某些意外情况时会把我们关起来一段时间。我们从此将与人类断绝往来。否则将置我们于死地。我们勉强答应。尼摩艇长带我们吃饭，食物完全来自于海洋。
肉是海龟的里脊，奶油是用鲸鱼的乳房里的奶做的，糖从大海藻里提炼的，衣服是贝壳足丝织成的，香水是海产植物经过蒸馏制成的，床是大叶藻做的，笔是鲸鱼的触须，墨水是墨鱼的分泌物。他热爱海洋，海洋中没有争斗、厮杀和独裁。
8、第八章：鹦鹉螺号
尼摩艇长带我们参观“鹦鹉螺号”上有一万两千册藏书的图书室，图书室没有政治经济学方面的书，给我抽用海藻制成的雪茄，他带我观赏客厅，客厅实际上是博物馆，有名画、著名音乐家的乐谱、植物、贝壳和海产品，还有价值连城的珍珠。
又带我看了他为我准备的雅致的房间以及他自己住的简陋的房间。
9、第九章：一切都用电
尼摩艇长给我们介绍房间里各种仪表的用途，潜水艇上的一切都靠电，而生产电力的原料是海水中的钠，尼摩船长又向我介绍如何开采海底矿藏，如何提供空气，又介绍一只小艇的用途，还带我参观了厨房。
10、第十章：几组数字
尼摩艇长向我介绍潜水艇的概况、构造、动力、发光、建造过程等。
船体由双层船壳构成，一层内层，一层外层，壳之间用T字形蹄铁连接，使得船身坚硬无比，没有船身左右摇摆就能毁坏的缆索，没有风可以吹走的帆，没有蒸汽可以破裂的锅炉，不会发生火灾，不会遇到可怕的碰撞，不会受到风暴的袭击。
诺第留斯号上的每一个构件都来自地球上的不同地方。最后在大洋中的一个孤岛建立了加工厂，总造价200万法郎，加上艺术品和收藏共四五百万法郎。
11、第十一章：黑潮
海底探险旅行正式开始。潜艇在海面以下五十米深处穿越黑水流。我和两位同伴透过水晶玻璃尽情观赏形态美丽、活泼可爱的鱼儿。
12、第十二章：一封邀请信
尼摩艇长给我一封邀请信，请我到克里斯波海底森林打猎。尼摩向我介绍我们将穿潜水设备潜入海底，用兰可夫灯照明，子弹是小玻璃球。
13、第十三章：海底森林
我们来到克里斯波海底森林。仔细观察海底生物，海底世界让我们惊叹。还在海底睡了几个钟头。来到克里斯波岛的海底绝壁，遇到巨形海蜘蛛，打到一只海獭，打死一只信天翁。躲过了角鲨的侵袭。
14、第十四章：太平洋下四千米
潜艇在太平洋下穿行，我们拉网拉了许多新奇品种的鱼，令人大开眼界。尼摩船长说海底有循环往复的水流，造就了不停止的生命力。一天，看到一条沉船，凄惨的海难情景令人惊悚，这艘船叫佛罗里达号。
15、第十五章：瓦尼可罗群岛
我和尼摩船长讨论了微生物的分泌物形成了小岛。尼摩艇长从瓦尼可罗群岛海底遗物中揭开在十八世纪末两艘法国探险船只失踪的真相。
16、第十六章：托里斯海峡
潜艇经由地球上最危险的海峡——托里斯海峡前往印度洋，中途触礁搁浅。我束手无策，尼摩船长胸有成竹，说5日后，月圆之日，海水涨潮就会托起诺第留斯号。