Le début de l'action se situe au Danemark, dans la grande salle d'un château. Le jeune baron Georges de Traventhal ne rêve que de voyages et d'aventures. Sa mère, Madame de Traventhal, pour tenter de le guérir de ses obsessions, consulte un médecin qui vient d'arriver dans le pays, un certain Docteur Ox. Ce dernier révèle à Georges qu'il est le fils de John Hatteras. Il lui conseille de boire un philtre magique, qui lui permettra de partir en voyage, accompagné du maître à danser Tartelet. Nos personnages arrivent au centre de la Terre où ils rencontrent le peuple Salamandre, qui vit au milieu du feu. Puis ils se retrouvent à bord du Nautilus et font la connaissance du capitaine Nemo. Les Atlantes proclament Georges roi de l'Atlantide, à condition qu'il épouse la fille du souverain défunt. Le troisième acte se déroule sur la planète Altor, après un détour par le Gun-Club où l'on croise Impey Barbicane et les autres membres de cette célèbre association.