新船邓肯号在试航时捕获一条鲨鱼,水手们在鲨鱼肚子里发现一只漂流瓶,瓶中的信件因海水浸泡而模糊不清。根据残存的字迹,这是一封求救信,发信人名叫格兰特的船长,他被困在南纬37度线的某个地方。船主格伦纳凡为营救格兰特多方求助未果,但在格兰特船长的儿女玛丽和罗伯特的请求下,毅然决定驾自己的邓肯号出航寻找。同行的除了玛丽和罗伯特外,还有格伦纳凡的夫人海伦娜、好友麦克那布斯上校和法国地理学家帕加内尔等人。他们找遍了南纬37度的所有陆地,登高山,爬冰川,过沼泽,遇到过地震、洪水和野兽,最后还同匪徒进行殊死的斗争。在法国地理学家帕加内尔的帮助下,他们终于在一个荒无人烟的小岛上找到了格兰特船长。然而,令人意外的是,格兰特船长实际上早已被处决,他的尸体被土著人秘密埋葬。