Der Roman erzählt die Geschichte von fünf Menschen auf einer unbekannten Insel im Pazifik. März 1865. Der Ingenieur Cyrus Smith, sein schwarzer Diener Nab, der Kriegsberichterstatter Gedeon Spilett, der Seemann Pencroff und dessen Pflegesohn Harbert sowie Smiths Hund Top fliehen in einer stürmischen Nacht kurz vor Ende des Amerikanischen Bürgerkriegs aus dem belagerten Richmond in Virginia in einem Freiballon. Völlig ohne Hilfsmittel wassern sie schließlich in der Nähe einer Insel im südlichen Pazifik. Da sie die Insel, der sie den Namen Insel Lincoln geben, nicht mehr verlassen können, richten sie sich dort ein und verschaffen sich vor allem mit Hilfe von Smiths wissenschaftlichen Kenntnissen alles, was sie zum Leben benötigen: eine sichere Unterkunft in einer Höhle, Lebensmittel, Kleidung und Waffen. Die Kolonisten bauen sich ein kleines Schiff und umfahren die Insel, finden den verwahrlosten Schiffbrüchigen und bringen ihn auf die Insel Lincoln. Er nennt sich Ayrton und erzählt, dass er als entlarvter Freibeuter zwölf Jahre zuvor von Lord Glenarvan nach den Ereignissen um die Suche nach Kapitän Grant auf der Insel Tabor ausgesetzt worden sei. Von einer Flaschenpost weiß er allerdings nichts. Als sich ein Schiff nähert, hoffen die Kolonisten schon auf Rettung, doch handelt es sich um ein Piratenschiff, dessen Kapitän die Insel als Schlupfwinkel einnehmen möchte. Dem Beschuss mit Kanonen haben die Kolonisten nichts entgegenzusetzen. Doch als die Lage aussichtslos scheint, explodiert das Piratenschiff aus ungeklärter Ursache. Nach fast vier Jahren auf der Insel bekommen sie eine Botschaft, die sie zu einem unterseeischen Höhleneingang führt. Es stellt sich heraus, dass dort Kapitän Nemo in seinem Unterseeboot Nautilus lebt.