Hekayə 1863-cü ilin mayında professor Lidenbrokun yeni aldığı original Run manuskriptini araşdırmaq üçün evə tələsməsi ilə başlayır. Araşdırma zamanı Aksel və professor Run əlyazmasını Latın hərflərinə transliterasiya etməyi bacarırlar. Sonda Aksel cümləni arxadan əvvələ oxumaqla kodu çözə bilir. Lakin bu açılımın professoru təhlükəli səyahətə sövq edəcəyindən qorxaraq kodu tapdığını söyləmir. Ancaq professor bu şifrəni çözməyə çox inadlı olduğundan şifrə açılmayınca heç kimə (hətta özünə belə) otaqdan çıxmağa hətta yemək yeməyə belə icazə vermir. Aclığa dözə bilməyən Aksel sonda şifrəni açıqlamağa məcbur olur:

"Cəsur səyahətçi, iyulun əvvəlinə kimi Snayfeldin kraterinə en, və sən yerin mərkəzinə çatacaqsan. Mən bunu etdim. Arne Saknusem"

Professor Lidenbrok səbirsizliklə İslandiya səfəri üçün hazırlıqlara başlayır və bələdçi Hansı və onun bu işlərə həvəssiz olan qardaşı oğlu Akseli də özü ilə götürür. Aksel isə müxtəlif səbəb və bəhanələr gətirməklə əmisini bu ağlasığmaz fikrindən döndərməyə çalışır, lakin buna nail ola bilmir və əmisinə qoşulmağa məcbur olur.

İyunun sonunda onlar 3 krateri olan Snayfeld vulkanına gəlib çata bilirlər. Saknusemin mesajına görə yerin mərkəzinə aparan yol yalnız bir krater vasitəsilə mümkündür və həmin kraterə isə günorta vaxtı yaxınlıqdakı dağın kölgəsi düşür. Digər tərəfdən mətn həmçinin göstərir ki, bu ancaq iyunun son günləri üçün keçərlidir. Növbəti günlərdə iyul ayı yaxınlaşmaqla bərabər havanın buludlu olması işləri korlayırdı. Aksel yenə də əmisini fikrindən daşındırmağa çalışır, lakin gözlənilmədən iyul ayı girməyə 2 gün qalmış buludlar dağılır və günəş görünməyə başlayır. Beləliklə onlar axtardıqları krateri müəyyən edə bilirlər.

Kraterə endikdən sonra onlar yerin təki ilə irəliləməyə başlayırlar. Bu zaman onlar müxtəlif izaholunmaz fenomenlər və zəhərli qaz, su çatışmazlığı bir-birlərində ayrı düşmək kimi böyük təhlükələr ilə qarşılaşırlar. Xoşbəxtlikdən qəhrəmanlar yeraltı çay tapmaqla su problemini həll edir, yeraltı akustik fenomen vasitəsilə isə bir-birlərini taparaq yenidən birlikdə hərəkət edirlər.

Bir çox mil aşağı doğru endikdən sonra onlar inanılmaz dərəcədə böyük mağaraya çatırlar. Bu yeraltı dünya elektrik vasitəsilə işə düşən qaz lampaları ilə işıqlandırılan tavana, qayalı sahili olan və sahildə nəhəng göbələklərin, ağacların böyüdüyü yeraltı okeana malik idi. Səyahətçilər ağaclardan bir sal düzəldərək dənizdə səyahət etməyə başlayırlar. Professor bu dənizi öz şərəfinə Lidenbrok dənizi adlandırır. Suda olarkən onlar ixtiozavrla savaşan pleziozavr və digər nəsli kəsilmiş nəhənglər görür. Onlar həmçinin böyük bir yeraltı qeyzeri olan ada da kəşf edirlər və Lidenbrok bu adanı "Akselin adası" adlandırır.

Qəfil tufan səyyahların salını qədim heyvan, bitki, həmçinin böyük həşaratlar və mastodonların bol olduğu bir sahilə atır. Sümüklərlə dolu olan sahildə Aksel iri insan kəllə sümükləri aşkarlayır. Bu zaman isə Lidenbrok sahildəki meşədə qədim insanı gördüyünü iddia etməyə başlayır. Lakin Aksel onunla razılaşmır və bunun ən yaxşı halda hər hansı insanabənzər meymun olduğunu düşünür. Sonda səyyahlar mümkün olduğu qədər sakit qalmağa və digər canlıların diqqətini çəkməməyə razılaşırlar.

Qəhrəmanlar yeraltı aləmin tədqiqinə davam edirlər və bu zaman onlar Saknusem tərəfindən işarələnmiş çıxış üçün dəhlizi tapırlar. Lakin bir qədər sonra bunu dəhliz əksinə dərin bir çala olduğu məlum olur. Suyun bu maqma ilə dolu olan çalaya dolmasından yaranan nəhəng buxar təzyiqindən isitifadə edərək səyahətçilər yeraltından çıxmağa nail olurlar. Onlar yer üzünə çıxdıqdan sonra özlərinin İtaliyadakı Stromboli vulkanın yanında olduqlarını müəyyən edirlər. Sonda isə professor yeni tapılmış yeraltı dünyaya görə böyük şührət qazanır, Aksel Qraubenlə evlənir və Hans İslandiyada sakit həyat yaşamağa davam edir.

Bu roman Çarles Lyelin "İnsanın qədimliyinə aid geoloji sübutlar" adlı əsərindən təsirlənərək yazılmışdı.

• Professor Otto Lidenbrok: alim və Akselin əmisi
• Aksel: Professor Lidenbrokun qardaşı oğlu, həddindən artıq ehtiyatlı və macəralardan qaçan bir şəxs
• Hans Bjelke: hollandca danışan İslandiyalı ovçu
• Qrauben: Professor Lidenbrokun xaç qızlığı Akselin sevdiyi qız.