Березень 1865 У США під час громадянської війни п'ятеро сміливців-сіверян біжать із взятого жителями півдня Річмонда на повітряній кулі. Страшна буря викидає чотирьох з них на берег безлюдного острова в Південній півкулі. П'ятий чоловік і його собака ховаються в море недалеко від берега. Цей п'ятий - дехто Сайрес Сміт, талановитий інженер і вчений, душа і керівник загону мандрівників - протягом декількох днів мимоволі тримає в напрузі своїх супутників, які ніде не можуть відшукати ні його самого, ні відданого йому пса Топа. Найбільше страждає колишній раб, а нині відданий слуга Сміта - негр Наб. У повітряній кулі знаходилися також військовий журналіст і один Сміта, Гедеон Спілет, людина дуже енергійна і рішуча, володіє кипучим розумом; моряк Пенкроф, добродушний і підприємливий сміливець; п'ятнадцятирічний Герберт Браун, син капітана корабля, на якому плавав Пенкроф, що залишився сиротою, і до якого моряк ставиться як до власного сина. Після виснажливих пошуків Наб нарешті знаходить свого нез'ясовним чином врятувався господаря в милі від берега. Кожен з нових поселенців острова володіє незамінними талантами, а під керівництвом Сайреса і Спілета ці відважні люди гуртуються і стають єдиною командою. Спочатку за допомогою найпростіших підручних засобів, потім виробляючи на власних невеликих фабриках все більш і більш складні предмети праці та побуту, поселенці облаштовують своє життя. Вони полюють, збирають їстівні рослини, устриць, потім навіть розводять домашню живність і займаються землеробством. Житло вони влаштовують собі високо в скелі, в звільненій від води печері. Незабаром, завдяки своїй працьовитості і розуму, колоністи вже не знають потреби ні в їжі, ні в одязі, ні в теплі і затишку. У них є все, крім звісток про батьківщину, про долю якої вони дуже турбуються.

Одного разу, повертаючись в своє житло, назване ними Гранітний палацом, вони бачать, що всередині господарюють мавпи. Через деякий час, немов під впливом божевільного страху, мавпи починають вистрибувати з вікон, і чиясь рука викидає мандрівникам мотузяну драбину, яку мавпи підняли в будинок. Всередині люди знаходять ще одну мавпу - орангутанга, яку залишають у себе і називають дядечком Юпом. Надалі Юп стає людям іншому, слугою і незамінним помічником.

У другий день поселенці знаходять на піску ящик з інструментами, вогнепальною зброєю, різними приладами, одягом, кухонним начинням і книгами англійською мовою. Поселенці дивуються, звідки міг узятися цей ящик. По карті, також опинилася в ящику, вони виявляють, що поряд з їх островом, на карті не зазначеному, розташований острів Табор. Моряк Пенкроф загоряється бажанням відправитися на нього. За допомогою своїх друзів він будує бот. Коли бот готовий, всі разом вирушають на ньому в пробне плавання навколо острова. Під час нього вони знаходять пляшку з запискою, де говориться, що потерпілий чоловік чекає порятунку на острові Табор. Ця подія зміцнює впевненість Пенкрофові в необхідності відвідування сусіднього острова. Пенкроф, журналіст Гедеон Спілет і Герберт відправляються в плавання. Прибувши на Табор, вони виявляють маленьку халупу, де за всіма ознаками вже давно ніхто не живе. Вони розійдуться по острову, не сподіваючись побачити живу людину, і намагаються відшукати хоча б його останки. Раптово вони чують крик Герберт і кидаються йому на допомогу. Вони бачать, що Герберт бореться з якимсь оброслим волоссям істотою, схожим на мавпу. Однак мавпа виявляється здичавілих людиною. Мандрівники пов'язують його і перевозять на свій острів. Вони відводять йому окрему кімнату в Гранітному палаці. Завдяки їх увазі та піклуванню дикун незабаром знову перетворюється на цивілізованої людини і розповідає їм свою історію. Виявляється, що звуть його Айртоном, він колишній злочинець, хотів оволодіти вітрильником «Дункан» і за допомогою таких же, яким був він, покидьків суспільства перетворити його в піратське судно. Однак його планам не судилося збутися, і в покарання дванадцять років тому його залишили на безлюдному острові Табор, з тим щоб він усвідомив свій вчинок і спокутував свій гріх. Однак господар «Дункана» Едуард Гленарван сказав, що коли-небудь повернеться за Айртоном. Поселенці бачать, що Айртон щиро кається у своїх минулих гріхах, та й їм він намагається всіляко бути корисним. Тому вони не схильні судити його за минулі провини і охоче приймають його в своє суспільство. Однак Айртону потрібен час, і тому він просить дати йому можливість пожити в загоні для худоби, який поселенці побудували для своїх одомашнених тварин на деякій відстані від Гранітного палацу.

Коли бот вночі в бурю повертався з острова Табор, його врятував багаття, який, як думали що пливли на ньому, розпалили їхні друзі. Однак виявляється, що вони до цього були непричетні. З'ясовується також, що Айртон не кидав в море пляшку з запискою. Поселенці не можуть пояснити ці таємничі події. Вони все більше схиляються до думки, що крім них на острові Лінкольна, як вони його охрестили, живе ще хтось, їх таємничий благодійник, часто приходить їм на допомогу в найскладніших ситуаціях. Вони навіть роблять пошукову експедицію в надії виявити місце його перебування. Однак пошуки закінчуються безрезультатно.

На наступне літо (бо з тих пір, як Айртон з'явився на їх острові, і до того моменту, як він розповів їм свою історію, пройшло вже п'ять місяців і літо закінчилося, а в холодну пору року здійснювати плавання небезпечно) вони вирішують знову дістатися до острова Табор, щоб залишити в хатині записку. У записці вони мають намір попередити капітана Гленарвана в разі, якщо він повернеться, що Айртон і п'ятеро інших потерпілих крах чекають допомоги на сусідньому острові.

Поселенці живуть на своєму острові вже три роки. Їх життя, їх господарство досягли процвітання. Вони вже збирають великі врожаї пшениці, вирощеної з єдиного зернятка, три роки тому виявленого в кишені у Герберт, побудували млин, розводять домашню птицю, повністю облаштували своє житло, з вовни муфлонів зробили собі нову теплий одяг і ковдри. Однак мирне життя їх затьмарює одна подія, яка загрожує їм загибеллю. Одного разу, дивлячись на море, вони бачать вдалині чудово оснащене судно, але над судном розвівається чорний прапор. Судно встає на якір біля берега. На ньому видно прекрасні далекобійні гармати. Айртон під покровом ночі пробирається на корабель, щоб провести розвідку. Виявляється, що на кораблі знаходиться п'ятдесят піратів. Дивом вислизнувши від них, Айртон повертається на берег і повідомляє друзям, що їм необхідно готуватися до битви. На ранок з корабля спускаються дві шлюпки. На першій поселенці підстрілюють трьох, і вона повертається назад, друга ж пристає до берега, а шестеро, що залишилися на ній піратів ховаються в лісі. З судна палять з гармат, і воно ще ближче підходить до берега. Здається, що жменьку поселенців вже ніщо не в силах врятувати. Раптово величезна хвиля здіймається під кораблем, і він тоне. Все що знаходяться на ньому пірати гинуть. Як виявляється згодом, корабель підірвався на міні, і ця подія остаточно переконує мешканців острова, що вони тут не одні.

Спочатку вони не збираються винищувати піратів, бажаючи надати їм можливість вести мирне життя. Але виявляється, що розбійники на це не здатні. Вони починають грабувати й палити господарство поселенців. Айртон відправляється в кораль провідати тварин. Пірати хапають його і відносять до печери, де тортурами хочуть домогтися від нього згоди перейти на їхній бік. Айртон не здається. Його друзі йдуть йому на допомогу, однак в загоні для худоби Герберт серйозно ранять, і друзі залишаються в ньому, не маючи можливості рушити в зворотний шлях з знаходиться при смерті юнаків. Через кілька днів вони все ж відправляються в Гранітний палац. В результаті переходу у Герберт починається злоякісна лихоманка, він знаходиться при смерті. В черговий раз в їхнє життя втручається провидіння і рука їх доброго таємничого друга підкидає їм необхідні ліки. Герберт повністю одужує. Поселенці мають намір завдати остаточного удару по піратах. Вони йдуть в кораль, де припускають їх знайти, але знаходять там змученого і ледве живого Айртона, а неподалік - трупи розбійників. Айртон повідомляє, що не знає, як опинився в загоні для худоби, хто переніс його з печери і вбив піратів. Однак він повідомляє одна сумна звістка. Тиждень тому бандити вийшли в море, але, не вміючи управляти ботом, розбили його про прибережні рифи. Поїздку на Табор доводиться відкласти до побудови нового засобу пересування. Протягом наступних семи місяців таємничий незнайомець ніяк не дає про себе знати. Тим часом на острові прокидається вулкан, який колоністи вважали уже вмер. Вони будують новий великий корабель, який у разі потреби міг би доставити їх до жилої землі.

Одного вечора, вже готуючись лягати спати, мешканці Гранітного палацу чують дзвінок. Спрацьовує телеграф, який вони провели від загону для худоби до свого будинку. Їх терміново викликають в кораль. Там вони знаходять записку з проханням йти вздовж додаткового дроти. Кабель приводить їх у величезний грот, де вони, на свій подив, бачать підводний човен. У ній вони знайомляться з її господарем і своїм покровителем, капітаном Немо, індійським принцом Даккар, все життя боровся за незалежність своєї батьківщини. Він, уже шістдесятирічний старий, який поховав всіх своїх соратників, знаходиться при смерті. Немо дарує новим друзям скриньку з коштовностями і попереджає, що при виверженні вулкана острів (така його структура) вибухне. Він вмирає, поселенці задраюють люки човни і спускають її під воду, а самі цілими днями невтомно будують новий корабель. Однак не встигають його закінчити. Все живе гине під час вибуху острова, від якого залишається лише невеликий риф в океані. Поселенців, що ночували в наметі на березі, повітряною хвилею відкидає в море. Всі вони, за винятком Юпа, залишаються в живих. Більше десяти днів вони сидять на рифі, майже вмираючи від голоду і вже ні на що не сподіваючись. Раптом вони бачать корабель. Це «Дункан». Він рятує всіх. Як потім виявляється, капітан Немо, коли ще бот був у цілості, сплавав на ньому на Табор і залишив рятувальникам записку.

Повернувшись в Америку, на коштовності, подаровані капітаном Немо, друзі купують велику ділянку землі і живуть на ньому так само, як жили на острові Лінкольна.