Le 26 juin 1864, l'équipage du yacht Duncan, propriété de Lord Edward Glenarvan, membre éminent du Thames Royal Yacht Club et riche propriétaire terrien écossais, attrape un requin en mer d'Irlande, dans l'estomac duquel il trouve une bouteille avec une note en trois langues: anglais, allemand et français . La note indique brièvement que lors de l'effondrement des "Britanniques", trois ont été sauvés - le capitaine Grant et deux marins, qu'ils étaient tombés sur un terrain; la latitude et la longitude sont indiquées, mais il est impossible de déterminer de quel type de longitude il s'agit - le chiffre est flou. La note indique que les sauvés sont au trente-septième degré de la onzième minute de latitude sud. La longitude est inconnue. Par conséquent, la recherche du capitaine Grant et de ses compagnons doit se situer quelque part dans le trente-septième parallèle. L'Amirauté britannique refuse d'équiper une expédition de sauvetage, mais Lord Glenarvan et sa femme décident de tout faire pour retrouver le capitaine Grant. Ils rencontrent les enfants de Harry Grant - Mary, 16 ans, et Robert, 12 ans. Le yacht est équipé pour la navigation longue distance, à laquelle la femme du Seigneur, Helen Glenarvan, une jeune femme très gentille et courageuse, et les enfants du capitaine Grant, souhaitent participer. Le major McNabbs, un homme d'une cinquantaine d'années, modeste, silencieux et bon enfant, proche parent de Glenarvan, participe également à l'expédition; le capitaine de trente ans du "Duncan" John Mangles, un cousin de Glenarvan, un homme de courage, gentil et énergique; Le capitaine adjoint Tom Austin, un vieux marin de confiance, et vingt-trois membres d'équipage, tous écossais, ainsi que leur maître.

Le 25 août, «Duncan» part en mer de Glasgow. Le lendemain, il s'avère qu'il y a un autre passager à bord. Il s'avère être le secrétaire de la Société Géographique de Paris, le Français Jacques Paganel. En raison de son distraction, la veille du départ du Duncan, ayant confondu les navires (car il voulait naviguer en Inde sur le bateau à vapeur d'Écosse), il monta dans la cabine et y dormit exactement trente-six heures pour mieux porter le tangage, et ne monta sur le pont que deuxième jour de voyage. Lorsque Paganel apprend qu'il navigue vers l'Amérique du Sud au lieu de l'Inde, il est d'abord désespéré, mais ensuite, découvrant le but de l'expédition, il décide de modifier ses plans et de naviguer avec tout le monde.

Après avoir traversé l'océan Atlantique et traversé le détroit de Magellan, Duncan se retrouve dans l'océan Pacifique et se dirige vers les rives de la Patagonie, où, selon certaines hypothèses, la note a été interprétée pour la première fois de cette façon, le capitaine Grant languit en captivité parmi les Indiens.

Les passagers de Duncan - Lord Glenarvan, Major McNabbs, Paganel, Robert et trois marins - atterrissent sur la côte ouest de la Patagonie, tandis que Helen Glenarvan et Mary, sous la garde de John Mangles, restent sur un voilier qui devrait faire le tour du continent et attendre les voyageurs sur la côte est, à Cape Corrientes.

Glenarvan et ses compagnons traversent la Patagonie, suivant le trente-septième parallèle. Des aventures incroyables se déroulent avec eux lors de ce voyage. Robert disparaît lors d'un tremblement de terre au Chili. Quelques jours de recherche se terminent en larmes - ils ne peuvent trouver un enfant nulle part. Lorsque le petit détachement, ayant perdu tout espoir de le retrouver, est sur le point de partir, les voyageurs aperçoivent soudain un condor qui, dans ses pattes puissantes, porte Robert et commence à s'envoler avec lui dans le ciel. McNabbs veut déjà tirer sur un oiseau quand il est soudainement en avance sur le tir bien dirigé de quelqu'un d'autre. Un oiseau blessé, comme un parachute, sur ses ailes puissantes, abaisse Robert au sol. Il s'avère que ce coup de feu a été tiré par un natif nommé Talcav. Il devient leur guide sur les plaines d'Argentine, et plus tard comme un véritable ami.

Dans la pampa, les voyageurs risquent de mourir de soif. Talcav, Glenarvan et Robert, dont les chevaux ne sont pas très fatigués, partent à la recherche d'eau et sont en avance sur les autres. La nuit, ils sont attaqués par un troupeau de loups rouges. Trois voyageurs risquent la mort imminente. Ensuite, Robert saute sur le Tauka aux pieds rapides, le cheval de Talcava, et, risquant d'être déchiqueté par les loups, entraîne le troupeau de Glenarvan et Talcava. Il parvient à éviter la mort. Il rejoint le groupe de Paganel et le matin, il retrouve Glenarvan et Talcava qu'il a sauvés.

Peu de temps après, dans les plaines, l'équipe devra survivre aux inondations dues au déversement des rivières. Les voyageurs parviennent à grimper sur un noyer tentaculaire, que le ruisseau brun ne pouvait pas tirer du sol. Ils y s'arrêtent, font même un feu. La nuit, un ouragan arrache toujours un arbre, et sur celui-ci les gens parviennent à nager pour atterrir.

Paganel a l'idée qu'initialement la note du capitaine Grant a été mal interprétée et qu'il ne s'agissait pas de Patagonie, mais d'Australie. Il convainc de manière convaincante les autres de l'exactitude de sa conclusion, et les voyageurs décident de retourner au navire afin de continuer à naviguer vers les côtes de l'Australie. Alors ils le font.

Ils explorent, mais en vain, deux îles situées le long du chemin - Tristan da Cunha et Amsterdam. Puis, «Duncan» s'approche du cap Bernoulli, situé sur la côte australienne. Glenarvan a atterri sur terre. A quelques kilomètres du rivage se trouve une certaine ferme irlandaise, qui accueille les voyageurs. Lord Glenarvan dit à l'Irlandais ce qui l'a amené sur ces terres et lui demande s'il a des informations sur le navire britannique à trois mâts, la Grande-Bretagne, qui s'est écrasé il y a environ deux ans quelque part au large de la côte ouest de l'Australie.

Les Irlandais n'avaient jamais entendu parler d'un navire coulé, mais, à la grande surprise de toutes les personnes présentes, un de ses travailleurs, nommé Ayrton, est intervenu dans la conversation. Il déclare que si le capitaine Grant est toujours en vie, il est sur le sol australien. Ses documents et son histoire attestent qu'il a servi comme maître d'équipage en Grande-Bretagne. Ayrton dit qu'il a perdu de vue le capitaine lorsque le navire s'est écrasé sur les récifs côtiers. Jusqu'à présent, il était convaincu que lui seul avait survécu à toute l'équipe britannique. Certes, Ayrton prétend que le navire s'est écrasé non pas sur l'ouest mais sur la côte est de l'Australie, et si le capitaine Grant est toujours en vie, comme l'indique la note, il est retenu captif par les indigènes quelque part sur la côte est.

Ayrton parle avec une sincérité captivante. Il est difficile de douter de ses paroles. De plus, l'Irlandais, pour lequel il a servi, se porte garant de lui. Lord Glenarvan croit Ayrton et, sur son conseil, décide de traverser l'Australie au trente-septième parallèle. Glenarvan, sa femme, les enfants du capitaine Grant, major, géographe, capitaine Mangles et plusieurs marins, se sont réunis dans un petit détachement, parti pour un voyage dirigé par Ayrton. "Duncan", ayant subi quelques dégâts dans le bâtiment, se dirige vers Melbourne, où il est prévu de procéder à sa réparation. L'équipe de yacht, dirigée par le capitaine adjoint Tom Austin, devrait s'attendre à des commandes de Glenarvan.

Les femmes montent dans une charrette tirée par six taureaux et les hommes montent à cheval. Pendant le voyage, les voyageurs passent par les mines d'or, admirent la faune et la flore australiennes, tout d'abord le voyage se déroule dans des conditions plutôt confortables, dans une zone peuplée. Cependant, l'un des chevaux casse un fer à cheval. Ayrton suit le forgeron, et il met en place de nouveaux fers à cheval avec un trèfle - un signe de l'élevage de Black Point. Bientôt, un petit détachement poursuit déjà son voyage. Les voyageurs sont témoins des résultats d'un crime commis sur Camden Bridge. Toutes les voitures, sauf la dernière, se sont écrasées dans la rivière en raison du fait que les rails n'étaient pas posés. La dernière voiture est volée, brûlée, des cadavres mutilés sont éparpillés partout. La police est encline à croire que ce crime est l'œuvre d'un gang de condamnés en fuite dirigé par Ben Joyce.

Ayrton mène bientôt un détachement dans la forêt. Les voyageurs sont obligés de s'arrêter indéfiniment, car devant eux se trouve une rivière orageuse déversée, qui ne peut patauger que lorsqu'elle revient à la normale. Pendant ce temps, à cause d'une maladie incompréhensible, tous les taureaux et chevaux meurent, à l'exception de celui qui était chaussé d'un trèfle. Un soir, le major McNabbs voit des gens à l'ombre des arbres. Sans rien dire à personne, il part en reconnaissance. Il s'avère que ce sont des condamnés; il se faufile sur eux et espionne leur conversation, d'où il devient évident que Ben Joyce et Ayrton sont une seule personne, et son gang est resté près de lui pendant tout le voyage de l'équipe de Glenarvan à travers le continent, en se concentrant sur la piste du cheval avec le fer à cheval de Black Point. De retour chez ses amis, le major pour l'instant ne leur parle pas de sa découverte. Ayrton persuade Lord Glenarvan d'ordonner au «Duncan» de Melbourne de se rendre sur la côte est - là, les bandits prendraient facilement possession du yacht. Le traître reçoit presque l'ordre au nom du capitaine adjoint, mais le major l'expose et Ayrton doit fuir. Avant de se cacher, il blesse Glenarvan au bras. Après un certain temps, les voyageurs décident d'envoyer un autre messager à Melbourne. Au lieu de Glenarvan blessé, Paganel écrit l'ordre. Un des marins part en voyage. Cependant, Ben Joyce blesse gravement le marin, prend sa lettre de lui et se rend à Melbourne lui-même. Son gang traverse la rivière sur le pont, qui s'est avéré être à proximité, puis le brûle pour que Glenarvan ne puisse pas l'utiliser. Le détachement attend que le niveau de la rivière baisse, puis il construit un radeau et traverse la rivière calme sur le radeau. Ayant atteint la côte, Glenarvan se rend compte que le gang de Ben Joyce a déjà pris possession de «Duncan» et, après avoir interrompu l'équipe, il est allé dans une direction inconnue. Tout le monde arrive à la conclusion qu'il faut arrêter la recherche, car il n'y a plus rien à faire, et retourner en Europe. Cependant, il s'avère que le navire partant pour l'Europe devra peut-être attendre très longtemps. Ensuite, les voyageurs décident de nager vers Auckland, qui est en Nouvelle-Zélande: de là, les vols vers l'Europe sont réguliers. Dans le petit navire fragile avec le capitaine et les marins toujours ivres, ayant survécu à la tempête pendant laquelle le navire est échoué, Glenarvan avec des amis atteint néanmoins les côtes de la Nouvelle-Zélande.

Là, ils sont capturés par des indigènes-cannibales qui vont les tuer. Cependant, grâce à l'ingéniosité de Robert, ils parviennent à échapper à la captivité. Après quelques jours de voyage, ils atteignent la côte est de la Nouvelle-Zélande et voient un gâteau près de la côte, et un peu plus loin - un groupe d'indigènes. Les voyageurs sont assis dans la tarte, mais les indigènes dans plusieurs bateaux les poursuivent. Voyageurs désespérés. Après ce qu'ils ont dû survivre en captivité, ils préfèrent mourir, mais ne pas abandonner. Soudain, au loin, Glenarvan voit le Duncan avec son propre équipage à bord, ce qui l'aide à se détacher de ses poursuivants. Les voyageurs se demandent pourquoi le Duncan est au large de la côte est de la Nouvelle-Zélande. Tom Austin montre un ordre écrit par la main d'un Paganel dispersé qui, au lieu d'écrire «Australie», a écrit «Nouvelle-Zélande». En raison de l'erreur de Paganel, les plans d'Ayrton se sont effondrés. Il a décidé de se rebeller. Il était enfermé. Maintenant Ayrton, contre sa volonté, navigue sur le Duncan avec ceux qu'il voulait tromper.

Glenarvan tente de convaincre Ayrton de donner de vraies informations sur la mort de la Grande-Bretagne. Les appels répétés et la persévérance de Lady Glenarvan font leur travail. Ayrton accepte de dire tout ce qu'il sait, et en échange, il demande qu'il soit déposé sur une île inhabitée de l'océan Pacifique. Glenarvan accepte son offre. Il s'avère qu'Ayrton a quitté la "Grande-Bretagne" avant le crash. Il a été débarqué par Harry Grant en Australie pour avoir tenté de se rebeller. L'histoire d'Ayrton ne fait pas la lumière sur l'endroit où se trouve le capitaine Grant. Cependant, Glenarvan tient parole. Le "Duncan" flotte de plus en plus, l'île de Tabor apparaît au loin. Sur elle, et a décidé de quitter Ayrton. Cependant, sur ce terrain, allongé sur le trente-septième parallèle, un miracle se produit: il s'avère que c'est ici que le capitaine Grant et deux de ses marins ont trouvé refuge. Au lieu de cela, Ayrton reste sur l'île pour pouvoir se repentir et expier ses crimes. Glenarvan promet qu'il reviendra un jour.

Et Duncan retourne en toute sécurité en Ecosse. Mary Grant s'est rapidement fiancée à John Mangles, avec lequel un sentiment de tendresse l'a liée au cours de leur voyage ensemble. Paganel épouse le cousin du major. Robert, comme son père, devient un courageux marin.