Una [[manoscritto|pergamena]] trovata in un vecchio libro dal professor Otto Lidenbrock contiene un messaggio [[crittografia|cifrato]] scritto in [[rune|caratteri runici]]. Il messaggio viene decifrato da Axel, nipote del rinomato professore di [[mineralogia]] che insegna in un prestigioso [[ginnasio]] di [[Amburgo]] dove vive. Il testo in [[latino]] contiene le indicazioni per raggiungere il centro della Terra attraverso un [[vulcano]], lo [[Snæffels]] in [[Islanda]].
Il professore e il nipote Axel (il narratore interno del romanzo) partono quindi con molta fretta da Amburgo per l'Islanda passando per [[Kiel]] e [[Copenaghen]] dove si fermano per motivi tecnici. Procedono poi per il cratere Jökull del [[vulcano Snæffels]], da cui parte la via già percorsa da Arne Saknussemm verso il centro della Terra. Il cratere d’entrata è segnalato dall’ombra dello Snæffels il [[22 giugno]], il [[solstizio d'estate]]. Il [[manoscritto]] infatti sarebbe opera di Arne Saknussemm, [[alchimista]] danese del [[XVI secolo]], che avrebbe effettivamente compiuto l’impresa lasciando vari segni nelle caverne in modo da facilitare il compito dei suoi successori. Nel viaggio sono accompagnati da una guida locale, Hans Hulja, fedele e assolutamente impassibile che li conduce fino all’entrata del cratere nell’Islanda rurale. Per poi proseguire scendendo pian piano verso il centro della terra meta del loro viaggio.
Il viaggio è molto avventuroso scendendo e salendo nelle immense cavità sotterranee dove, oltre a molti preziosi e rari minerali, si trovano resti di animali preistorici. Verne fa vivere agli eroi molte avventure al limite dell’impossibile. In più occasioni rischiano di morire a causa della [[sete]] o della loro sfortuna o sbadataggine. I viaggiatori arrivano poi in una grande “caverna” descritta come il centro della Terra. Qui si trovano davanti ad un mare (ribattezzato "''mare Lidenbrock''") che provano ad attraversare su una [[zattera]]; dopo giorni di navigazione arrivano alla riva, ma non quella opposta bensì - apparentemente - quella di partenza. Durante la traversata, assistono ad una lotta spettacolare tra un [[ittiosauro]] e un [[plesiosauro]]. Così, tornati al punto di partenza decidono di vedere la riva ed esplorandola vedono vegetali di dimensioni enormi (fossilizzati), un uomo-gigante alto 12 piedi che pascola una mandria di mastodonti e uno scheletro. I viaggiatori ritrovano le tracce di Saknussemm con un segnale, ma il passaggio è bloccato da una frana. Cercano di farsi largo provocando un'esplosione, che ha però l'effetto di gettare i tre nella bocca di un vulcano in [[eruzione]]. Risalgono le cavità terrestri attraverso un condotto del [[magma]] e si ritrovano alle pendici dello [[Stromboli]] vulcano delle [[Eolie]]. Da qui torneranno ad Amburgo, per vie meno insolite.
Il romanzo si conclude con la scoperta, da parte del giovane Axel, che la [[bussola]] era impazzita durante la navigazione sotterranea e che il mare Lidenbrock era stato attraversato completamente. La gioia del professore è tuttavia sorpassata da quella del giovanotto, che sta per sposarsi con la bella Grauben, la nipote del professore.
