Nel corso di una esercitazione subacquea, il comandante Tom Franklin e il tenente Jim Porter della Marina degli Stati Uniti scoprono sul fondo un sottomarino, il Nautilus. Penetrati a bordo, svegliano il capitano Nemo e lo inducono a recarsi a Los Angeles per far effettuare alcune riparazioni al natante. Jim e Tom presentano Nemo al loro superiore Miller: questi sta dando la caccia al professor Cunningham, che si serve dei suoi terribili raggi delta per minacciare la città di Washington. Nemo viene subito reclutato per cercare di rendere innocuo il temibile professore...