À Edimbourgh, le professeur Oliver Lindenbrook a de fortes raisons de penser que l’explorateur disparu Arne Saknussem est parvenu au centre de la terre. Accompagné de son élève Alec McEwen, le fiancé de sa fille Jenny, de Carla Gutteborg et de Hans, un colosse irlandais, Lindenbrook entreprend le fantastique voyage en descendant dans le cratère éteint du volcan, Snuffel où se trouve le passage indiqué par son prédécesseur.


Mais le comte Saknussem, le descendant d’Arne, suit les explorateurs à leur insu, bien décidé à bénéficier seul de la découverte de son ancêtre. Lindenbrook et son équipe connaissent d’étonnantes aventures avant de rencontrer le comte Saknussem qui devient membre de l’expédition par contrainte, sans perdre pour autant ses projets ambitieux. Le petit groupe arrive enfin sur une plage où commence un immense océan souterrain. Menacée par des reptiles antédiluviens l’expédition prend place sur un radeau et parvient ainsi, ballottée par les flots tumultueux, au centre magnétique de la terre. Puis une tempête les rejette sur un rivage où ils découvrent les vestiges d’une cité perdue de la mythique Atlantide. À la faveur d’une éruption volcanique, passagers terrifiés d’une vasque de pierre géante, ils sont soulevés par la lave en fusion et parviennent ainsi à la surface du globe, la mémoire plein de merveilles. Mais qui les croira ?