新船鄧肯號在試航時捕到一條鯊魚，水手們在鯊魚肚子里發現一只漂流瓶，瓶中的信件因受海水的浸泡而模糊不清。根據殘存的字跡可以推測出，這是一個名叫格蘭特的船長發出的求救信，他被困在南緯37線的某個地方。船主格倫納凡為營救格蘭特多方求助未果，在格蘭特船長的兒女瑪麗和羅伯特的請求下，毅然決定駕自己的鄧肯號出航尋找。同行的除了瑪麗和羅伯特外，還有格倫納凡的夫人海倫娜、好友麥克那布斯上校和法國地理學家帕加內爾等人。他們找遍了南緯37度的所有陸地，登高山，爬冰川，過沼澤，遇到過地震、洪水和野獸，最后還同匪徒進行殊死的斗爭，終于在一個荒無人煙的小島上找到了格蘭特船長。