Veinte mil leguas de viaje submarino es una obra narrada en primera persona por el profesor francés Pierre Aronnax, notable biólogo que es hecho prisionero por el Capitán Nemo y es conducido por los océanos a bordo del submarino Nautilus, en compañía de su criado Consejo y el arponero canadiense Ned Land.
La historia comienza con una expedición a bordo de un buque de la marina de guerra estadounidense: el Abraham Lincoln, al mando del almirante Farragut, que busca dar caza a un extraño cetáceo, con un largo y filoso cuerno en el hocico (luego se demuestra que el animal es un narval), que había ocasionado daños a diversas embarcaciones. Durante la expedición, los protagonistas se ven lanzados por la borda del buque como resultado de una embestida del animal. El profesor Aronnax y su acompañante Conseil son rescatados por el arponero canadiense Ned Land que también cayó al agua con ellos, después del impacto de la criatura, y los tres logran llegar a nado a un lugar seguro. Una vez a salvo, descubren que no se encuentran realmente en una isla, sino sobre una estructura metálica: un submarino a flote a cuyo interior acceden por una compuerta, llevados por ocho enmascarados.