1886 : le professeur Aronnax, spécialiste des sciences marines, et sa fille rejoignent Ned Land et l'équipage de l'Abraham Lincoln à la recherche d'un mystérieux monstre marin qui terrorise les océans. Le "monstre" est en réalité le Nautilus, un sous-marin appartenant au Capitaine Nemo. Le Nautilus coule le Lincoln, mais Nemo se montre clément et sauve les survivants. Aronnax, sa fille, Ned Land et deux autres membres d'équipage sont emprisonnés indéfiniment à bord du Nautilus. Pendant ce temps, une équipe de cinq éclaireurs de l'armée de l'Union, dirigée par le lieutenant Bond, se retrouve à la dérive dans une montgolfière. Ils s'échouent sur l'île mystérieuse, où Bond découvre l'unique habitante de l'île, une jeune fille sauvage vêtue d'une peau de léopard (une "enfant de la nature"). Bond lui donne des vêtements de soldat et la persuade de rejoindre ses hommes. Le Nautilus arrive également sur l'île. Tout en gardant le secret sur sa présence, l'équipage de Nemo sauve un membre échoué du groupe de Bond et fournit ensuite des provisions aux soldats naufragés. Sa compassion éveillée, Nemo offre à ses cinq captifs la liberté du navire. Lui et Aronnax s'aventurent hors du Nautilus en scaphandre pour explorer les fonds marins et rencontrent un groupe de requins mortels. Pendant ce temps, Charles Denver, un négociant colonial à la retraite, a amené son yacht et son équipage sur l'Île Mystérieuse. Denver, rongé par la culpabilité, est à la recherche de son enfant illégitime, qu'il a emmené et abandonné ici après le suicide de sa mère, la princesse Daaker. Après que Nemo ait sauvé un des hommes de Bond des griffes d'une pieuvre géante, les destins des trois groupes convergent. La jeune fille sauvage raconte à Bond comment elle a été abandonnée sur l'île alors qu'elle n'était encore qu'une enfant... Plus tard, un des soldats de Bond, obsédé par la jeune fille sauvage, l'enlève, avec l'intention de s'échapper sur le yacht de Denver. Nemo, quant à lui, découvre que le propriétaire du yacht est l'homme dont il cherche à se venger depuis de nombreuses années. Bond parvient à sauver la jeune fille avant qu'une torpille de Nemo ne coule le yacht. Bond et la jeune fille sont emmenés à bord du Nautilus pour que Nemo fasse les dernières révélations sur Denver et sur sa propre vendetta contre l'humanité...

Regarder 20 000 lieues sous les mers aujourd'hui fait penser aux films de James Cameron, et pas seulement à ses épopées maritimes Abyss et Titanic. Cameron et Stuart Paton, le réalisateur du film actuel, partagent tous deux une fascination obsessionnelle pour la technologie (des deux côtés de la caméra) et une dépendance au spectacle pour propulser l'histoire, sans oublier un mépris total pour les dépenses. La quatrième adaptation au cinéma de l'histoire de Jules Verne, après les versions de Biograph en 1905, de Georges Melies en 1907 et des studios Eclair en 1913, est arrivée à l'écran grâce aux percées de la photographie marine réalisées par les frères George et John Ernest Williamson. Les Williamson s'étaient rendus aux Bahamas en 1914 et avaient tourné leur propre film, Trente lieues sous les mers, pour démontrer les capacités de la caméra sous-marine "tube Williamson". Universal cherche un moyen d'exploiter commercialement leurs innovations et trouve dans le roman de Verne le véhicule idéal. Ou, plus exactement, les "romans", car le scénario de Paton incorpore également une bonne dose de l'autre aventure de Verne, L'île mystérieuse. Il abandonne finalement les deux, pour un épilogue situé en Inde qui est presque entièrement l'invention de Paton. À sa décharge, le film de Paton est l'un des rares à présenter correctement Nemo comme le sultan indien du texte de 1870. (Soit dit en passant, Verne avait initialement écrit Nemo en tant que noble polonais en guerre contre les oppresseurs russes, mais sa nationalité a été modifiée pour apaiser ses éditeurs sensibles à une époque où la France et la Russie étaient étroitement alliées). À la lumière de ce qui précède, il est décevant de constater qu'Alan Holubar est un acteur blanc jouant Nemo avec une barbe blanche et un maquillage noir (ce qui rend également difficile de repérer qu'il n'avait que 27 ans à l'époque). La non moins blanche Jane Gail (Alice dans la version King Baggot de Dr Jekyll et Mr Hyde) est tout aussi incroyable dans le rôle de l'"enfant de la nature" et de la princesse Daaker, et dans le premier rôle, elle se pavane dans les sous-bois comme une nymphe des bois excitée. Aucun des acteurs, il faut le dire, n'est particulièrement convaincant. Nemo est beaucoup moins impitoyable que son homologue littéraire, tandis que le narrateur du roman, Aronnax, est réduit au rôle d'observateur passif. Le reste de la distribution semble se contenter de suivre le mouvement, tandis que l'intrigue superficielle les déplace d'un endroit à l'autre. Mais cette critique n'a rien à voir avec le sujet : ce film est avant tout un spectacle. Lorsque la première de 20 000 lieues a lieu à Chicago en août 1916, Universal a investi (littéralement) près de 500 000 dollars dans la production. Le tournage s'est déroulé sur deux ans en Californie et à Leonia, dans le New Jersey, avec de nombreux tournages aux Bahamas, où l'eau transparente offrait la lumière du soleil aux caméras des Williamson. La maquette grandeur nature (80 pieds de long ou plus) et entièrement mobile du Nautilus construite pour les scènes en mer a également coûté cher. Un Nautilus miniature a été utilisé pour le tournage sous l'eau, qui semblait bien plus convaincant que la pieuvre géante qui a failli avoir raison de Noble Johnson. Universal, qui n'a jamais été le studio le plus riche, a été alarmé par les bilans et a refusé d'envisager de porter d'autres Jules Verne à l'écran.