La acción trascurre en la imaginaria Isla de Lincoln, durante la Guerra de Secesión estadounidense. En 1865, los ejércitos de la Unión Americana, liderados por Grant y el de los confederados dirigidos por Lee se disputan la ciudad de Richmond, cuya posesión determinará el final de la guerra. En dicha ciudad, son hechos prisioneros el ingeniero Ciro Smith (un sabio de primer orden), el periodista del New York Herald, Gedeón Spillet, el marino Buenaventura Pencroff y su ahijado Harbert Brown, y el criado de Smith: Nab. Los cinco rehenes encuentran la forma de salir de Richmond gracias a un globo aerostático que estaba destinado a Jonathan Forster y que no partió debido a un huracán. Ellos junto al perro Top parten hacia el sur el 20 de marzo de 1865. Pero el huracán no les permite bajar y quedan suspendidos por cinco días en el cielo, hasta que el globo se queda sin aire y caen en la playa de un islote.Los cinco protagonistas cuentan únicamente con su habilidad para sobrevivir. Sin embargo, en la isla se suceden fenómenos misteriosos que no consiguen explicarse. Ya bien avanzada la historia, hace su aparición el Capitan Nemo, y se devela el secreto de su misterioso pasado.