El 26 de junio de 1864, la tripulación del yate Duncan, propiedad de Lord Edward Glenarvan, un miembro destacado del Thames Royal Yacht Club y un rico terrateniente escocés, atrapa un tiburón en el Mar de Irlanda, en cuyo estómago encuentra una botella con una nota en tres idiomas: inglés, alemán y francés. . La nota dice brevemente que durante el colapso de los "británicos" se salvaron tres: el capitán Grant y dos marineros, que habían caído en alguna tierra; tanto la latitud como la longitud están indicadas, pero es imposible distinguir qué tipo de longitud es: la figura está borrosa. La nota dice que los salvados están en el trigésimo séptimo grado del undécimo minuto de latitud sur. La longitud es desconocida. Por lo tanto, la búsqueda del Capitán Grant y sus compañeros debe estar en algún lugar en el trigésimo séptimo paralelo. El Almirantazgo británico se niega a equipar una expedición de rescate, pero Lord Glenarvan y su esposa deciden hacer todo lo posible para encontrar al Capitán Grant. Conocen a los hijos de Harry Grant: Mary, de 16 años, y Robert, de 12 años. El yate está equipado para navegar a larga distancia, en el que la esposa del Señor, Helen Glenarvan, una joven muy amable y valiente, y los hijos del Capitán Grant, desean participar. El comandante McNabbs, un hombre de unos cincuenta años, un pariente modesto, silencioso y afable, cercano de Glenarvan, también participa en la expedición; capitán de treinta años de "Duncan" John Mangles, primo de Glenarvan, un hombre valiente, amable y enérgico; El Capitán Asistente Tom Austin, un viejo marinero confiable y veintitrés miembros de la tripulación, todos escoceses, así como su maestro.

25 de agosto, "Duncan" sale al mar desde Glasgow. Al día siguiente, resulta que hay otro pasajero a bordo. Resulta ser el secretario de la Sociedad Geográfica de París, el francés Jacques Paganel. Debido a su distracción, el día antes de la partida del Duncan, después de haber mezclado los barcos (porque quería navegar a la India en el barco de vapor de Escocia), se subió a la cabina y durmió allí exactamente treinta y seis horas para transportar mejor el pitcheo, y no subió a cubierta hasta segundo día de viaje. Cuando Paganel se entera de que está navegando hacia Sudamérica en lugar de India, se desespera primero, pero luego, al enterarse del propósito de la expedición, decide hacer cambios en sus planes y navegar con todos.

Después de cruzar el Océano Atlántico y pasar por el Estrecho de Magallanes, Duncan se encuentra en el Océano Pacífico y se dirige a las costas de la Patagonia, donde, según algunos supuestos, la nota se interpretó de esa manera, el Capitán Grant languidece en cautiverio entre los indios.

Los pasajeros de Duncan - Lord Glenarvan, Major McNabbs, Paganel, Robert y tres marineros - aterrizan en la costa oeste de la Patagonia, mientras que Helen Glenarvan y Mary, bajo el cuidado de John Mangles, permanecen en un velero que debe dar la vuelta al continente y esperar a los viajeros en la costa este, en el cabo de Corrientes.

Glenarvan y sus compañeros pasan por la Patagonia, siguiendo el trigésimo séptimo paralelo. Aventuras increíbles tienen lugar con ellos en este viaje. Robert desaparece durante un terremoto en Chile. Unos días de búsqueda terminan en lágrimas: no pueden encontrar un niño en ningún lado. Cuando el pequeño destacamento, después de haber perdido toda esperanza de encontrarlo, está a punto de partir, los viajeros de repente ven a un cóndor, que en sus poderosas patas lleva a Robert y comienza a volar con él en los cielos. McNabbs ya quiere dispararle a un pájaro cuando de repente está por delante del tiro bien dirigido de otra persona. Un pájaro herido, como un paracaídas, en sus poderosas alas, baja a Robert al suelo. Resulta que este tiro fue disparado por un nativo llamado Talcav. Se convierte en su guía en las llanuras de Argentina, y más tarde como un verdadero amigo.

En las pampas, los viajeros enfrentan la muerte por sed. Talcav, Glenarvan y Robert, cuyos caballos no están muy cansados, salieron en busca de agua y se adelantaron al resto. En el río por la noche son atacados por una bandada de lobos rojos. Tres viajeros se enfrentan a la muerte inminente. Luego Robert salta sobre Tauka, el caballo de Talcava, de patas rápidas, y, arriesgándose a ser destrozado por los lobos, arrastra a la bandada de Glenarvan y Talcava. Se las arregla para evitar la muerte. Se une al grupo de Paganel y por la mañana se reúne nuevamente con Glenarvan y Talcava a quienes salvó.

Poco después, en las tierras bajas, el escuadrón tendrá que sobrevivir a las inundaciones debido al derrame de los ríos. Los viajeros logran escalar un nogal en expansión, que la corriente marrón no pudo sacar del suelo. En él se detienen, incluso hacen fuego. Por la noche, un huracán todavía saca un árbol, y en él la gente logra nadar para aterrizar.

A Paganel se le ocurre la idea de que la nota del Capitán Grant fue inicialmente mal interpretada y que no se trataba de la Patagonia, sino de Australia. Él convence convincentemente a los demás de la exactitud de su conclusión, y los viajeros deciden regresar al barco para continuar navegando a las costas de Australia. Entonces lo hacen.

Exploran, pero en vano, dos islas en el camino: Tristan da Cunha y Amsterdam. Luego, "Duncan" se acerca al Cabo Bernoulli, ubicado en la costa australiana. Glenarvan aterrizó en tierra. A pocos kilómetros de la orilla hay una cierta granja irlandesa, que da la bienvenida a los viajeros. Lord Glenarvan le dice al irlandés qué lo llevó a estas tierras y le pregunta si tiene alguna información sobre el barco británico de tres mástiles Gran Bretaña, que se estrelló hace unos dos años en algún lugar de la costa occidental de Australia.

Los irlandeses nunca habían oído hablar de un barco hundido, pero, para gran sorpresa de todos los presentes, uno de sus trabajadores, llamado Ayrton, intervino en la conversación. Afirma que si el Capitán Grant todavía está vivo, está en suelo australiano. Sus documentos e historia certifican que sirvió como contramaestre en Gran Bretaña. Ayrton dice que perdió de vista al capitán cuando el barco se estrelló en los arrecifes costeros. Hasta ahora, estaba convencido de que solo él sobrevivió de todo el equipo de Gran Bretaña. Es cierto, Ayrton afirma que el barco no se estrelló en el oeste sino en la costa este de Australia, y si el Capitán Grant todavía está vivo, como lo indica la nota, los nativos lo mantienen cautivo en algún lugar de la costa este.

Ayrton habla con cautivadora sinceridad. Es difícil dudar de sus palabras. Además, el irlandés, a quien sirvió, responde por él. Lord Glenarvan cree en Ayrton y, siguiendo su consejo, decide cruzar Australia en el trigésimo séptimo paralelo. Glenarvan, su esposa, los hijos del Capitán Grant, un importante geógrafo, el capitán Mangles y varios marineros, se reunieron en un pequeño destacamento, emprendieron un viaje dirigido por Ayrton. "Duncan", después de recibir algunos daños en el edificio, se dirige a Melbourne, donde se planea llevar a cabo su reparación. El equipo de yates, dirigido por el capitán asistente Tom Austin, debería esperar órdenes de Glenarvan.

Las mujeres montan en un carro tirado por seis toros, y los hombres montan a caballo. Durante el viaje, los viajeros pasan por minas de oro, admiran la flora y la fauna de Australia. Al principio, el viaje se lleva a cabo en condiciones bastante cómodas, en una zona poblada. Sin embargo, uno de los caballos rompe una herradura. Ayrton sigue al herrero, y monta nuevas herraduras con un trébol, un signo del rancho ganadero de Black Point. Pronto, un pequeño destacamento ya continúa su viaje. Los viajeros son testigos de los resultados de un crimen cometido en Camden Bridge. Todos los autos, excepto el último, se estrellaron contra el río debido al hecho de que los rieles no fueron colocados. El último auto es robado, chamuscado, cadáveres mutilados se encuentran dispersos por todas partes. La policía se inclina a creer que este crimen es el trabajo de una banda de convictos fugitivos liderados por Ben Joyce.

Ayrton pronto lidera un destacamento en el bosque. Los viajeros se ven obligados a detenerse indefinidamente, porque frente a ellos hay un tormentoso río derramado, que puede ser vadeado solo cuando vuelve a la normalidad. Mientras tanto, debido a una enfermedad incomprensible, todos los toros y caballos mueren, excepto el que se calzó con un trébol. Una tarde, el comandante McNabbs ve a algunas personas a la sombra de los árboles. Sin decir una palabra a nadie, se va de reconocimiento. Resulta que estos son convictos; se acerca sigilosamente y escucha a escondidas su conversación, de lo que resulta obvio que Ben Joyce y Ayrton son una persona, y su pandilla se mantuvo cerca de él durante todo el viaje del escuadrón Glenarvan a través del continente, enfocándose en la pista del caballo con la herradura Black Point. Volviendo a sus amigos, el mayor por el momento no les cuenta sobre su descubrimiento. Ayrton persuade a Lord Glenarvan para que ordene al "Duncan" de Melbourne que vaya a la costa este, allí los bandidos tomarían fácilmente el yate. Casi se le da la orden al traidor en nombre del capitán asistente, pero luego el mayor lo expone y Ayrton tiene que huir. Antes de esconderse, hiere a Glenarvan en el brazo. Después de un tiempo, los viajeros deciden enviar otro mensajero a Melbourne. En lugar del herido Glenarvan, Paganel escribe la orden. Uno de los marineros se va de viaje. Sin embargo, Ben Joyce hiere gravemente al marinero, toma su carta y se dirige al propio Melbourne. Su pandilla cruza el río sobre el puente, que resultó estar cerca, y luego lo quema para que Glenarvan no pudiera usarlo. El destacamento espera a que baje el nivel del río, luego construye una balsa y cruza el río tranquilo en la balsa. Al llegar a la costa, Glenarvan se da cuenta de que la pandilla de Ben Joyce ya se ha apoderado de "Duncan" y, tras haber interrumpido al equipo, lo ha seguido en una dirección desconocida. Todos llegan a la conclusión de que es necesario detener la búsqueda, porque ya no hay nada que hacer y regresar a Europa. Sin embargo, resulta que el barco que parte hacia Europa puede tener que esperar mucho tiempo. Luego, los viajeros deciden nadar a Auckland, que está en Nueva Zelanda: desde allí los vuelos a Europa son regulares. En el pequeño barco frágil con el capitán y los marineros siempre ebrios, después de haber sobrevivido a la tormenta durante la cual el barco está varado, Glenarvan con amigos llega a las costas de Nueva Zelanda.

Allí son capturados por nativos-caníbales que los van a matar. Sin embargo, gracias al ingenio de Robert, logran escapar del cautiverio. Después de unos días de viaje, llegan a la costa este de Nueva Zelanda y ven un pastel cerca de la costa, y un poco más adelante, un grupo de nativos. Los viajeros se sientan en el pastel, pero los nativos en varios barcos los persiguen. Viajeros desesperados. Después de lo que tuvieron que sobrevivir en cautiverio, prefieren morir, pero no darse por vencidos. De repente, a lo lejos, Glenarvan ve al Duncan con su propia tripulación a bordo, lo que lo ayuda a separarse de sus perseguidores. Los viajeros se preguntan por qué el Duncan está frente a la costa este de Nueva Zelanda. Tom Austin muestra una orden escrita por la mano de un Paganel disperso que, en lugar de escribir "Australia", escribió "Nueva Zelanda". Debido al error de Paganel, los planes de Ayrton colapsaron. Decidió rebelarse. Estaba encerrado. Ahora Ayrton, en contra de su voluntad, navega en el Duncan junto con aquellos a quienes quería engañar.

Glenarvan está tratando de convencer a Ayrton de que brinde información verdadera sobre la muerte de Gran Bretaña. Las repetidas súplicas y perseverancia de Lady Glenarvan hacen su trabajo. Ayrton acepta contar todo lo que sabe y, a cambio, le pide que lo deje en una isla deshabitada en el Océano Pacífico. Glenarvan acepta su oferta. Resulta que Ayrton dejó la "Gran Bretaña" antes del accidente. Fue aterrizado por Harry Grant en Australia por intentar rebelarse. La historia de Ayrton no arroja luz sobre el paradero del Capitán Grant. Sin embargo, Glenarvan mantiene su palabra. El "Duncan" flota cada vez más, la isla de Tabor aparece en la distancia. En él, y decidió dejar a Ayrton. Sin embargo, en este pedazo de tierra, que se encuentra en el trigésimo séptimo paralelo, ocurre un milagro: resulta que fue aquí donde el Capitán Grant y dos de sus marineros encontraron refugio. En cambio, Ayrton permanece en la isla para poder arrepentirse y expiar sus crímenes. Glenarvan promete que algún día volverá.

Y Duncan regresa con seguridad a Escocia. Mary Grant pronto se comprometió con John Mangles, con quien un tierno sentimiento la conectó durante su viaje juntos. Paganel se casa con el primo del mayor. Robert, como su padre, se convierte en un valiente marinero.