Dans ce roman, le scientifique français Pierre Aronnax, son fidèle domestique Conseil et le harponneur canadien Ned Land sont capturés par le capitaine Nemo qui navigue dans les océans du globe à bord du sous-marin Nautilus.
L'aventure donne l'occasion de descriptions épiques (dont un enterrement sous-marin, un combat contre des calamars géants, etc.)
Œuvre d'anticipation, Vingt mille lieues sous les mers comporte plusieurs épisodes qui témoignent de l'imagination de son auteur : le Nautilus passe sous le canal de Suez avant sa percée officielle, et sous l'Antarctique, dont on ignorait à l'époque qu'il s'agissait d'un continent et non de glace flottante, comme l'Arctique.
On notera avec curiosité que L'Île mystérieuse (autre roman de Jules Verne) constitue une suite à la fois à Vingt mille lieues sous les mers et aux Enfants du capitaine Grant.