1914年，年轻的绘图师迈罗·萨奇在华盛顿市立博物馆工作时，意外得到一本由已故探险家祖父留下的古老日记。日记中记载了通往亚特兰蒂斯的关键线索，传说这座由柏拉图提及的文明古国，在一夜之间沉入深海。迈罗说服亿万富翁资助一支探险队，与经验丰富的船长罗基、工程师、医生等各怀绝技的队员，乘坐巨型潜艇“尤利西斯号”深入大西洋。他们穿越海底洞穴，躲避巨型海怪，最终抵达了一个由水晶能量维持的奇妙水下世界——亚特兰蒂斯。然而，亚特兰蒂斯的统治者麦蒂亚女王对来访者充满警惕，而国王之子——年轻的水手吉姆却与迈罗成为朋友。迈罗发现，这个帝国依靠一种名为“生命水晶”的能源运转，但水晶即将枯竭。探险队中的叛徒企图偷走水晶，引发灾难。迈罗必须阻止他，并帮助亚特兰蒂斯人找到新的生存之道，让这失落的帝国重获新生。