史蒂夫·泽斯欧(比尔·莫瑞饰)是一位知名的国际海洋学家，他的工作就是到充满神秘的海底去探险，并且用摄影机记录下探险的过程，把神秘海洋展现给世人。由于显赫的声望与成就，史蒂夫十分专横自大，他自认为对海底世界了如指掌，然而，在史蒂夫的上一次探险中出现了一次意外，使得他十分不安。史蒂夫的合作伙伴伊斯特班在探险中神秘的遇难了，而种种迹象表明，凶手很可能是海底一种尚不被人知的凶猛海洋动物--美洲虎鲨。
为了给死去的同伴报仇，同时也为了揭开神秘的美洲虎鲨的真实面目，史蒂夫决定组建一只海底考察队去追寻美洲虎鲨的踪迹，并把整个探险过程拍摄成为他自己平生最伟大的一部探险纪录片。消息一经传出，立刻就吸引了众多的人来参加。其中包括一个叫尼德·普利姆敦(欧文·威尔逊饰)的飞行员，而他自称有可能是史蒂夫从未谋面的儿子。此外，还有一名漂亮的女新闻记者简妮(凯特·布兰切特饰)，她想写一篇史蒂夫·泽斯欧的传记，同时也想追踪报道研究人员神秘失踪的事件和这次非比寻常的海洋探险。而史蒂夫疏远已久的妻子埃莉诺·塞苏(安洁丽卡·赫斯顿饰)也加入了探险队。
其他的探险队员还包括一个崇拜史蒂夫的德国工程师克劳斯·戴姆勒(威廉·达福饰)；史蒂夫最强劲的学术竞争对手亚历斯戴尔·亨尼赛(杰夫·高布伦饰)；作曲家出身的物理学家弗拉基米尔·沃罗达斯基(诺亚·泰勒饰)；债务公司的办事员比利·乌贝尔(布德·科特饰)；一个喜欢用西班牙语为队员演唱大卫·鲍伊歌曲的巴西安全专家佩勒·德斯圣托斯(塞乌·乔治饰)；蛙人鲍比·奥格塔(尼尔斯·考兹米饰)；还有记录片的摄制组人员：七十多岁的老监制奥赛里·德拉考利阿斯(迈克尔·甘本饰)，女场记员安妮-玛丽·萨克伍兹(罗拜恩·科汉饰)，摄影师维克拉姆·雷(沃里斯·阿鲁沃里拉饰)，编辑和录音师兰佐·佩托罗(保尔·沃多克扎克饰)。
史蒂夫和探险队员们一起登上了考察船贝拉芬特号，追寻着美洲虎鲨的足迹向着神秘莫测、充满未知的海洋出发，然而考察队员们还不知道，在他们前面的不仅仅是满是危机的大海，还有海盗、骗子、绑架和破产等可怕的事情。
