1866年，发生了一件不平凡的大事，它扰乱了人们平静的生活。
最近出海航行的船只，在海里发现了一个“大怪物”。这个“大怪物”长得像纺锤，身体还会闪闪发光；它体积庞大，可是游动起来的速度却快如闪电。
于是，有海员记录说：“这是一个形体类似于鲸鱼，但是体积又比鲸鱼大好几倍的“怪物”，它还会喷出几十米高的水柱。”
随着这个“大怪物”袭击船只事件的发生，更是引发了人们强烈的不满和严重的恐慌。
各国学术界对此事的看法也是众说纷纭。法国生物学家阿龙纳斯教授因为了撰写了《海底的秘密》，受到学术界的赏识。
因此有人专门来询问，阿龙纳斯教授对“大怪物”的看法。阿龙纳斯教授经过推理认为，这个海上“怪物”应当是一只体型巨大的独角鲸。
阿龙纳斯教授说：“正是因为独角鲸的体积庞大，行动迅速，所以才破坏力超强。”
因为这只海上“大怪物”的存在，妨碍了人们正常的海上贸易，所以美国政府在民众的强烈要求下，决定派林肯号军舰前去捕杀“大怪物。”
阿龙纳斯教授也受到了官方邀请，他带着自己的仆人康塞尔欣然前往。在林肯号上集结各方的优秀水手，其中还有鱼叉王之称的捕鲸能手尼德•兰。
林肯号在海上寻找了三个月，就当所有人精疲力尽，要求舰长返航的时候，尼德•兰发现了“怪物”的踪迹。
林肯号同“怪物”发生了激烈的战争，阿龙纳斯教授不慎落水，忠诚的仆人康塞尔为救教授，也跟着跃入海中。
幸运的是，教授和仆人爬上了“怪物”的背部，他们才发现鱼叉王尼德•兰也在这里。
“大怪物”的神秘面纱被揭开了，“大怪物”原来就是潜水艇--鹦鹉螺号，但是这时，教授、仆人和鱼叉王都成了鹦鹉螺号船长尼摩的俘虏。
教授他们试着用英语、法语、德语……所有他们会的语言同尼摩船长沟通，但尼摩船长却一直一言不发。
几天后，尼摩船长又同教授他们见了面，其实尼摩船长会多国语言，他只是为了检验教授他们是否撒谎。
尼摩船长提出，可以让他们留在鹦鹉螺号，但是他们必须答应，永远不能离开鹦鹉螺号。教授三人无奈地答应下来。
这时尼摩船长才告诉教授：“我看过你写的《海底的秘密》，我会领你领略下海底真正的神密。”
痴迷于生物学研究的教授一下就被吊起了胃口。
尼摩船长先领着教授参观了他的潜水艇，教授不由地感叹：“这才是天才的设计，它超过了世上所有的军舰。”
尼摩船长才告诉教授，自己正是这艘潜水艇的设计者和建造者，而且艇上所需物品全部来自海洋。
鹦鹉螺号上的电力是海水中提炼的物质，放在一起进行化学反应后产生的；他们身上穿的衣服是用贝壳的足丝织成的；他们吃的海参、牡蛎、各种鱼类、贝类，都是海中的生物；甚至喝的奶都是取自海里鲸鱼的乳房。
教授被深深地吸引了，他跟着尼摩船长开始了真正的海底探险。
当鹦鹉螺号下到海底，尼摩船长打开了防水挡板，二块玻璃晶片将一海里内的景色清晰地展现在教授他们的眼前，五光十色的海底生物仿佛就在身边游过。
教授都不敢相信自己的眼晴，鱼叉王更是夸张地喊着：“船长你也太会生活了吧！这是给自己建立了一个另外的世界啊！”
随后的海底森林的打猎更是再一次刷新了教授的认知。彩色的珊瑚礁、漂浮的海带、游动的水母、不同的鱼类……这里简直就是美丽的海底世界乐园。
随后他们又去了著名的采珠场，教授亲眼看到尼摩船长培育的像椰子一样大的珍珠，同时他也看到了采珠人为了生存，下海采珠的艰辛。
当尼摩船长奋不顾身救下了，鲨鱼嘴下的采珠人，还将身上所有的珍珠都赠给了采珠人，这也让教授对尼摩船长有了新的认识。
教授三人还同鹦鹉螺号一起看到了传说中的奶海和红海。
教授告诉他们：“奶海里并不是真的有牛奶，而是因为有无数的会发光纤毛虫，那是一种小虫子，大概只有头发丝的厚度，它们连成一片，成了传说中的奶海；而红海则是因为海水中有大量的红色海藻，所以红海的水呈红色，因此被人们称为红海。”
教授三人还跟着鹦鹉螺号一起到达了太平洋，大西洋，印度洋，甚至于是南极和北极。
这期间他们打败了土著人的攻击；同章鱼鲨鱼进行过搏斗；亲眼看到了珊瑚王国的葬礼；以及沉船中的宝藏；复仇号船只的残骸。
经历得越多，教授他们越感到尼摩船长是一个谜一样的人。面对海底的沉船，丧生的人类，他冷漠无情；面对艰辛的采珠人，他不惜性命相救，慷慨大方；面对自己三人，他又专横跋扈，不讲道理。
长期的艇上生活，最先让鱼叉王感到崩溃，他向往自由，想要逃离尼摩船长的管控。
这件事让尼莫船长发现后，使得他大发雷霆，他将教授三人又关了起来。他还对某国的军舰发动了攻击，致使该国的军舰被击沉海底，军舰上所有人员全部殉难。
这时教授才知道尼摩船长的妻儿都死在该国统治者的手中，但是教授依然接受不了，尼摩船长复仇的做法。
教授三人决定乖鹦鹉螺号上的小艇逃离鹦鹉螺号，没想到，那个睌上正赶上北冰洋大风暴，教授三人在小艇上被带离了鹦鹉螺号。
当教授三人被渔民搭救，教授将所有经历写成笔记，展现给了世人。
但是教授心中一直有个希望，希望鹦鹉螺号安然无恙；希望尼摩船长已经脱险；也希望尼摩船长早日走出仇恨。
教授知道，无论发生什么，太阳总会升起，希望也总会拥有。
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