Året er 1864. Yachten Duncan forlater Skottland på leting etter kaptein Grant og hans mannskap, som et par år tidligere har lidd skibbrudd med tremasteren Britannia. Om bord i Duncan er i tillegg til mannskapet, lord og lady Glenervan, kaptein Grants morløse barn Robert og Mary og den distré franske geografen Paganel. I en flaske kastet på havet har de funnet et brev som tyder på at kaptein Grants båt har gått ned utenfor kysten av Chile, og de starter sin leting der. De finner ikke noe spor av båt eller mannskap, og fortsetter letingen langs den 37. breddegrad ved å krysse både land og hav: Søramerika, Atlanterhavet, det Indiske hav, Australia, New Zealand. Underveis får de et møter med de ulike kontinentenes historie, med naturen og dyrelivet, men de blir også utsatt for mange farer og strabaser. De blir angrepet av straffanger i Australia og de blir tatt til fange av innfødte på New Zealand. Men kaptein Grant er og blir borte, og håpet om å finne ham i live svinner etter hvert. Kommer Robert og Mary noen gang til å få se sin far igjen?