西元1889年，全球海域接二連三發生神秘怪獸引發的船難。發明愛好者ジャン・ロック・ラルティーグ的父親在其中失踪。為了參加飛行器比賽，讓來到巴黎萬國博覽會。他遇到了少女娜迪亞，心生愛意。然而，格蘭迪斯團伙襲擊，讓和娜迪亞逃脫，啟用了讓的飛機。
原本計劃直飛娜迪亞非洲故鄉的途中，飛機故障漂流，被美國戰艦救起。然而，神秘怪物襲擊戰艦，再次漂流。他們被尼莫船長的全能潛水艇諾提拉號救起，得修理飛機的幫助。計劃返回法國時被襲，不得不緊急迫降在島上。
島被新亞特蘭蒂斯組織占領，格蘭迪斯團隊也漂流到此。拉爾蒂格一行通過瑪麗的相遇和與格蘭迪斯團隊的合作，利用格拉坦逃離島嶼，再次被尼莫船長救起，成為諾提拉號見習船員，卷入尼莫和加爾戈伊爾的戰鬥。
諾提拉號受到致命打擊，在與新亞特蘭蒂斯大型潛水艇加菲許的戰鬥中被摧毀。諾提拉號沉入海底，尼莫船長分離主體保住了乘組員。
隨後，娜迪亞一行漂流在船艙室，揭示島嶼是古代亞特蘭蒂斯人的宇宙船。得到指引，一行人前往娜迪亞的故鄉非洲的塔爾特索斯。
最後，新亞特蘭蒂斯的空中戰艦出現，為保護娜迪亞一行，娜迪亞挺身而出，開啟了與 Ν-ノーチラス號和莉莉蒂的戰鬥。
