26 czerwca 1864 r. Załoga jachtu Duncan, należąca do lorda Edwarda Glenarvana, wybitnego członka Thames Royal Yacht Club i bogatego szkockiego właściciela ziemskiego, łapie rekina na Morzu Irlandzkim, w którego żołądku znajduje butelkę z notatką w trzech językach: angielskim, niemieckim i francuskim . Notatka krótko stwierdza, że podczas upadku „Wielkiej Brytanii” uratowano trzech - kapitana Granta i dwóch żeglarzy, którzy polegli na jakimś lądzie; zarówno szerokość, jak i długość geograficzna są wskazane, ale nie można ustalić, jaka to jest długość geograficzna - postać jest zamazana. Notatka mówi, że ocaleni są na trzydziestym siódmym stopniu jedenastej minuty szerokości geograficznej południowej. Długość geograficzna jest nieznana. Dlatego poszukiwania kapitana Granta i jego towarzyszy muszą być gdzieś na trzydziestej siódmej równoleżniku. Admiralicja Brytyjska odmawia wyposażenia wyprawy ratunkowej, ale lord Glenarvan i jego żona postanawiają zrobić wszystko, co możliwe, aby znaleźć kapitana Granta. Spotykają dzieci Harry'ego Granta, szesnastoletnią Mary i dwunastoletniego Roberta. Jacht jest przystosowany do żeglugi na duże odległości, w których chcą wziąć udział żona Pana, Helen Glenarvan, bardzo życzliwa i odważna młoda kobieta oraz dzieci kapitana Granta. Major McNabbs, mężczyzna około pięćdziesięciu lat, skromny, cichy i życzliwy, bliski krewny Glenarvana, również bierze udział w wyprawie; trzydziestoletni kapitan „Duncan” John Mangles, kuzyn Glenarvana, człowiek odważny, miły i energiczny; Asystent kapitana Tom Austin, stary godny zaufania żeglarz i dwudziestu trzech członków załogi, wszyscy Szkoci, a także ich pan.
25 sierpnia „Duncan” wyrusza w morze z Glasgow. Następnego dnia okazuje się, że na pokładzie jest inny pasażer. Okazuje się, że jest sekretarzem Towarzystwa Geograficznego Paryża, Francuzem Jacques Paganel. Ze względu na jego roztargnienie, dzień przed wypłynięciem Duncana, pomieszając statki (bo chciał popłynąć do Indii na szkockiej parowce), wspiął się do kabiny i spał dokładnie trzydzieści sześć godzin, aby lepiej nieść boisko, i nie wszedł na pokład, dopóki drugi dzień podróży. Kiedy Paganel dowiaduje się, że płynie do Ameryki Południowej zamiast do Indii, najpierw jest zdesperowany, ale potem, dowiadując się o celu wyprawy, postanawia wprowadzić zmiany w swoich planach i popłynąć ze wszystkimi.
Po przejściu przez Ocean Atlantycki i przejściu przez Cieśninę Magellana Duncan znajduje się na Oceanie Spokojnym i kieruje się do brzegów Patagonii, gdzie, zgodnie z niektórymi założeniami, notatka została po raz pierwszy zinterpretowana w ten sposób, kapitan Grant ginie w niewoli wśród Indian.
Pasażerowie Duncana - lord Glenarvan, major McNabbs, Paganel, Robert i trzej żeglarze - lądują na zachodnim wybrzeżu Patagonii, zaś Helen Glenarvan i Mary pod opieką Johna Manglesa pozostają na żaglówce, która powinna okrążyć kontynent i czekać na podróżnych na wschodnim wybrzeżu, w Cape Corrientes.
Glenarvan i jego towarzysze przechodzą przez Patagonię zgodnie z trzydziestym siódmym równoleżnikiem. Podczas tej podróży odbywają się z nimi niesamowite przygody. Robert znika podczas trzęsienia ziemi w Chile. Kilka dni poszukiwań kończy się łzami - nigdzie nie mogą znaleźć dziecka. Kiedy mały oddział, który stracił wszelką nadzieję na znalezienie go, ma się wkrótce ruszyć, podróżnicy nagle widzą kondora, który w potężnych łapach niesie Roberta i zaczyna szybować razem z nim na niebie. McNabbs już chce zastrzelić ptaka, gdy nagle wyprzedza dobrze celowany strzał kogoś innego. Ranny ptak, jak spadochron, na potężnych skrzydłach, opuszcza Roberta na ziemię. Okazuje się, że ten strzał został wystrzelony przez tubylca o imieniu Talcav. Zostaje ich przewodnikiem na równinach Argentyny, a później jako prawdziwy przyjaciel.
W pampach podróżnicy stają w obliczu śmierci z pragnienia. Talcav, Glenarvan i Robert, których konie nie są bardzo zmęczone, wyruszają w poszukiwaniu wody i wyprzedzają resztę. W nocy nocą nad rzeką atakuje ich stado czerwonych wilków. Trzech podróżników grozi nieuchronna śmierć. Następnie Robert wskakuje na szybko stojącą Taukę, konia Talkawy, i ryzykując, że wilki zostaną rozerwane na kawałki, ciągnie stado z Glenarvan i Talkavy. Udaje mu się uniknąć śmierci. Dołącza do grupy Paganela, a rano ponownie spotyka się z Glenarvanem i Talcavą, których uratował.
Niedługo potem na nizinie oddział będzie musiał przetrwać powodzie z powodu rozlewu rzek. Podróżującym udaje się wspiąć na rozłożyste drzewo orzechowe, którego brązowy strumień nie mógł wydostać się z ziemi. Na nim zatrzymują się, a nawet rozpalają ogień. W nocy huragan wciąż wyciąga drzewo, a na nim ludzie udają się do lądowania.
Paganel wpadł na pomysł, że początkowo notatka kapitana Granta została źle zinterpretowana i że nie chodziło o Patagonię, ale o Australię. Przekonująco przekonuje pozostałych o poprawności swoich wniosków, a podróżni decydują się na powrót na statek, aby kontynuować żeglugę do wybrzeży Australii. Tak robią.
Badają, ale na próżno dwie leżące po drodze wyspy - Tristan da Cunha i Amsterdam. Następnie „Duncan” zbliża się do przylądka Bernoulli, położonego na wybrzeżu Australii. Glenarvan wylądował na lądzie. Kilka mil od brzegu znajduje się pewna irlandzka farma, która przyjmuje podróżnych. Lord Glenarvan mówi Irlandczykowi, co sprowadziło go na te ziemie, i pyta, czy ma jakieś informacje o brytyjskim trójmasztowym statku Wielkiej Brytanii, który rozbił się około dwa lata temu gdzieś u zachodniego wybrzeża Australii.
Irlandczycy nigdy nie słyszeli o zatopionym statku, ale ku wielkiemu zaskoczeniu wszystkich obecnych, jeden z jego pracowników, o imieniu Ayrton, interweniował w rozmowie. Twierdzi, że jeśli kapitan Grant nadal żyje, jest na ziemi australijskiej. Jego dokumenty i historia potwierdzają, że służył jako bojler w Wielkiej Brytanii. Ayrton mówi, że stracił z oczu kapitana, gdy statek rozbił się na przybrzeżnych rafach. Do tej pory był przekonany, że tylko on przeżył z całego zespołu Wielkiej Brytanii. To prawda, że Ayrton twierdzi, że statek rozbił się nie na zachodnim, ale na wschodnim wybrzeżu Australii, a jeśli kapitan Grant nadal żyje, jak zauważa notatka, jest on trzymany w niewoli przez tubylców gdzieś na wschodnim wybrzeżu.
Ayrton mówi z urzekającą szczerością. Trudno wątpić w jego słowa. Ponadto Irlandczyk, dla którego służył, gwarantuje mu poręczenie. Lord Glenarvan wierzy Ayrtonowi i za jego radą postanawia przepłynąć Australię na trzydziestej siódmej równoleżniku. Glenarvan, jego żona, dzieci kapitana Granta, majora, geografa, kapitana Manglesa i kilku żeglarzy, zebrani w małym oddziale, wyruszają w podróż prowadzoną przez Ayrtona. „Duncan”, który otrzymał pewne obrażenia w budynku, zmierza do Melbourne, gdzie planuje się jego naprawę. Zespół jachtowy, kierowany przez asystenta kapitana Toma Austina, powinien spodziewać się rozkazów od Glenarvana.
Kobiety jadą na wozie ciągniętym przez sześć byków, a mężczyźni na koniach. Podczas podróży podróżnicy mijają kopalnie złota, podziwiają australijską florę i faunę, a podróż odbywa się w dość komfortowych warunkach na zaludnionym terenie. Jednak jeden z koni łamie podkowę. Ayrton podąża za kowalem i ustawia nowe podkowy z koniczyną - oznaką bydła Black Point. Wkrótce mały oddział już kontynuuje swoją podróż. Podróżni są świadkami wyników przestępstwa popełnionego na Camden Bridge. Wszystkie samochody, z wyjątkiem ostatniego, uderzyły w rzekę z powodu tego, że szyny nie zostały ułożone. Ostatni samochód jest okradziony, spalony, okaleczone zwłoki są rozrzucone wszędzie. Policja jest skłonna wierzyć, że ta zbrodnia jest dziełem gangu uciekinierów skazanych przez Bena Joyce'a.
Ayrton wkrótce prowadzi oddział do lasu. Podróżni zmuszeni są do zatrzymania się na czas nieokreślony, ponieważ przed nimi jest burzowa rozlana rzeka, którą można pokonać tylko wtedy, gdy wróci do normy. Tymczasem z powodu niezrozumiałej choroby wszystkie byki i konie giną, z wyjątkiem tej, która była obciągnięta koniczyną. Pewnego wieczoru major McNabbs widzi niektórych ludzi w cieniu drzew. Nie mówiąc nikomu ani słowa, kontynuuje rozpoznanie. Okazuje się, że są to skazani; zakrada się na nich i podsłuchuje ich rozmowę, z której staje się oczywiste, że Ben Joyce i Ayrton są jedną osobą, a jego gang trzymał się blisko niego podczas całej podróży drużyny Glenarvan przez kontynent, koncentrując się na torze konia z podkową Black Point. Wracając do swoich przyjaciół, major na razie nie mówi im o swoim odkryciu. Ayrton namawia lorda Glenarvana, aby zamówił „Duncana” z Melbourne, aby udał się na wschodnie wybrzeże - tam bandyci z łatwością wezmą jacht w posiadanie. Zdrajca otrzymuje prawie rozkaz w imieniu zastępcy kapitana, ale potem major go wystawia i Ayrton musi uciec. Przed ukryciem rani Glenarvana w ramię. Po pewnym czasie podróżni decydują się wysłać kolejnego posłańca do Melbourne. Zamiast rannego Glenarvana, Paganel pisze rozkaz. Jeden z żeglarzy wyrusza w podróż. Jednak Ben Joyce poważnie rani marynarza, odbiera mu list i jedzie do Melbourne. Jego gang przecina rzekę przez most, który okazał się być w pobliżu, a następnie pali go, aby Glenarvan nie mógł go użyć. Oddział czeka na opadnięcie poziomu rzeki, następnie buduje tratwę i przepływa przez nią spokojną rzekę. Po dotarciu do wybrzeża Glenarvan zdaje sobie sprawę, że gang Bena Joyce'a już przejął „Duncana” i, po przerwaniu pracy zespołu, poszedł w nieznanym kierunku. Wszyscy dochodzą do wniosku, że należy przerwać poszukiwania, ponieważ nie ma już nic więcej do roboty, i wrócić do Europy. Okazuje się jednak, że statek wypływający do Europy może czekać bardzo długo. Następnie podróżni decydują się popłynąć do Auckland, która jest w Nowej Zelandii: stamtąd loty do Europy są regularne. Na kruchym małym statku z zawsze pijanym kapitanem i żeglarzami, który przeżył burzę, podczas której statek siedzi na mieliźnie, Glenarvan z przyjaciółmi wciąż dociera do brzegów Nowej Zelandii.
Tam zostają schwytani przez tubylców-kanibali, którzy zamierzają ich zabić. Jednak dzięki zaradności Roberta udaje im się uciec z niewoli. Po kilku dniach podróży docierają na wschodnie wybrzeże Nowej Zelandii i widzą ciasto w pobliżu wybrzeża, a nieco dalej - grupę tubylców. Podróżni siedzą na torcie, ale ścigają ich tubylcy w kilku łodziach. Podróżnicy w rozpaczy. Po tym, co musieli przeżyć w niewoli, wolą umrzeć, ale się nie poddają. Nagle w oddali Glenarvan widzi Duncana z własną załogą na pokładzie, co pomaga mu oderwać się od prześladowców. Podróżni zastanawiają się, dlaczego Duncan leży u wschodniego wybrzeża Nowej Zelandii. Tom Austin pokazuje rozkaz napisany ręką rozproszonego Paganela, który zamiast pisać „Australia” napisał „Nowa Zelandia”. Z powodu błędu Paganela plany Ayrtona upadły. Postanowił się zbuntować. Był zamknięty. Teraz Ayrton, wbrew jej woli, płynie Duncanem wraz z tymi, których chciał oszukać.
Glenarvan próbuje przekonać Ayrtona do podania prawdziwych informacji o śmierci Wielkiej Brytanii. Powtarzające się prośby i wytrwałość Lady Glenarvan wykonują swoją pracę. Ayrton zgadza się powiedzieć wszystko, co wie, i w zamian prosi go, aby został wysadzony na jakiejś niezamieszkanej wyspie na Oceanie Spokojnym. Glenarvan przyjmuje jego ofertę. Okazuje się, że Ayrton opuścił „Wielką Brytanię” przed katastrofą. Został wylądowany przez Harry'ego Granta w Australii za próbę buntu. Historia Ayrtona nie rzuca światła na miejsce pobytu kapitana Granta. Jednak Glenarvan dotrzymuje słowa. „Duncan” unosi się coraz dalej, w oddali pojawia się wyspa Tabor. Na tym i postanowiłem opuścić Ayrton. Jednak cud dzieje się na tym kawałku ziemi leżącym na trzydziestej siódmej równoleżniku: okazuje się, że to tutaj schronił się kapitan Grant i dwóch jego marynarzy. Zamiast tego Ayrton pozostaje na wyspie, by móc pokutować i odpokutować za swoje zbrodnie. Glenarvan obiecuje, że pewnego dnia wróci.
A Duncan bezpiecznie wraca do Szkocji. Mary Grant wkrótce zaręczyła się z Johnem Manglesem, z którym czułe uczucie łączyło ją podczas wspólnej podróży. Paganel poślubia kuzyna majora. Robert, podobnie jak jego ojciec, staje się odważnym żeglarzem.
