Em 26 de junho de 1864, a tripulação do iate Duncan, de propriedade de Lord Edward Glenarvan, um membro proeminente do Thames Royal Yacht Club e um rico proprietário de terras escocês, pega um tubarão no mar da Irlanda, em cujo estômago ele encontra uma garrafa com uma nota em três idiomas: inglês, alemão e francês . A nota declara brevemente que durante o colapso dos "britânicos" três foram salvos - capitão Grant e dois marinheiros, que haviam caído em alguma terra; latitude e longitude são indicadas, mas é impossível determinar que tipo de longitude é - a figura está embaçada. A nota diz que os salvos estão no trigésimo sétimo grau do décimo primeiro minuto de latitude sul. A longitude é desconhecida. Portanto, a busca pelo capitão Grant e seus companheiros deve estar em algum lugar do trigésimo sétimo paralelo. O Almirantado Britânico se recusa a equipar uma expedição de resgate, mas Lorde Glenarvan e sua esposa decidem fazer todo o possível para encontrar o Capitão Grant. Eles conhecem os filhos de Harry Grant - Mary, 16 anos, e Robert, 12 anos. O iate está equipado para a navegação de longa distância, na qual a esposa do Senhor, Helen Glenarvan, uma jovem muito gentil e corajosa, e os filhos do capitão Grant, desejam participar. O major McNabbs, um homem de cerca de cinquenta anos, um parente modesto, silencioso e de boa índole e íntimo de Glenarvan, também participa da expedição; o capitão de trinta anos de idade de "Duncan" John Mangles, primo de Glenarvan, um homem de coragem, gentil e enérgico; O capitão assistente Tom Austin, um velho marinheiro de confiança e 23 tripulantes, todos escoceses, bem como seu mestre.
25 de agosto de "Duncan" vai para o mar a partir de Glasgow. No dia seguinte, acontece que há outro passageiro a bordo. Acontece que é o secretário da Sociedade Geográfica de Paris, o francês Jacques Paganel. Devido à sua falta de espírito, um dia antes da partida do Duncan, depois de ter confundido os navios (porque ele queria navegar para a Índia no barco a vapor da Escócia), ele subiu na cabine e dormiu exatamente trinta e seis horas para melhor levar o arremesso, e não subiu ao convés até segundo dia de viagem. Quando Paganel descobre que está navegando para a América do Sul, em vez da Índia, ele fica desesperado, mas depois, aprendendo sobre o objetivo da expedição, decide mudar seus planos e navegar com todos.
Depois de atravessar o Oceano Atlântico e atravessar o Estreito de Magalhães, Duncan se encontra no Oceano Pacífico e segue para as margens da Patagônia, onde, segundo algumas suposições, a nota foi interpretada dessa maneira, o capitão Grant permanece em cativeiro entre os índios.
Os passageiros de Duncan - Lord Glenarvan, Major McNabbs, Paganel, Robert e três marinheiros - pousam na costa oeste da Patagônia, enquanto Helen Glenarvan e Mary, sob os cuidados de John Mangles, permanecem em um veleiro que deve percorrer o continente e aguardar os viajantes na costa leste, em Cape Corrientes.
Glenarvan e seus companheiros passam pela Patagônia, seguindo o trigésimo sétimo paralelo. Aventuras incríveis acontecem com eles nesta jornada. Robert desaparece durante um terremoto no Chile. Alguns dias de busca terminam em lágrimas - eles não conseguem encontrar uma criança em lugar nenhum. Quando o pequeno desapego, tendo perdido toda a esperança de encontrá-lo, está prestes a partir, os viajantes vêem de repente um condor, que em suas patas poderosas carrega Robert e começa a voar com ele nos céus. McNabbs já quer atirar em um pássaro quando de repente está à frente do tiro certeiro de outra pessoa. Um pássaro ferido, como um pára-quedas, em suas asas poderosas, abaixa Robert no chão. Acontece que este tiro foi disparado por um nativo chamado Talcav. Ele se torna o guia deles nas planícies da Argentina e, mais tarde, como um verdadeiro amigo.
Nos pampas, os viajantes enfrentam a morte de sede. Talcav, Glenarvan e Robert, cujos cavalos não estão muito cansados, partem em busca de água e estão à frente do resto. No rio à noite, eles são atacados por um bando de lobos vermelhos. Três viajantes enfrentam a morte iminente. Então, Robert pula no Tauka, o cavalo de Talcava, e, arriscando ser despedaçado por lobos, arrasta o rebanho de Glenarvan e Talcava. Ele consegue evitar a morte. Ele se junta ao grupo de Paganel e pela manhã se encontra novamente com Glenarvan e Talcava, que ele salvou.
Logo depois, na planície, o esquadrão terá que sobreviver às inundações devido ao derramamento dos rios. Os viajantes conseguem escalar uma nogueira, que o córrego marrom não conseguia arrancar do chão. Nela, organizam uma parada e até fazem um incêndio. À noite, um furacão ainda puxa uma árvore e nela as pessoas conseguem nadar até a terra.
Paganel teve a idéia de que inicialmente a nota do capitão Grant foi mal interpretada e que não se tratava da Patagônia, mas da Austrália. Ele convence convincentemente os outros da exatidão de sua conclusão, e os viajantes decidem retornar ao navio para continuar navegando para as costas da Austrália. Então eles fazem.
Eles exploram, mas em vão, duas ilhas ao longo do caminho - Tristan da Cunha e Amsterdã. Então, "Duncan" se aproxima do Cabo Bernoulli, localizado na costa australiana. Glenarvan pousou em terra. A poucos quilômetros da costa, há uma fazenda irlandesa, que recebe os viajantes. Lord Glenarvan diz ao irlandês o que o levou a essas terras e pergunta se ele tem alguma informação sobre o navio britânico de três mastros Britain, que caiu há dois anos em algum lugar na costa oeste da Austrália.
Os irlandeses nunca ouviram falar de um navio afundado, mas, para grande surpresa de todos os presentes, um de seus trabalhadores, chamado Ayrton, interveio na conversa. Ele afirma que, se o capitão Grant ainda está vivo, ele está em solo australiano. Seus documentos e história atestam que ele serviu como contramestre na Grã-Bretanha. Ayrton diz que perdeu de vista o capitão quando o navio bateu nos recifes costeiros. Até agora, ele estava convencido de que apenas ele havia sobrevivido de toda a equipe britânica. É verdade que Ayrton afirma que o navio não caiu no oeste, mas na costa leste da Austrália, e se o capitão Grant ainda estiver vivo, como indica a nota, ele será mantido em cativeiro pelos nativos em algum lugar da costa leste.
Ayrton fala com cativante sinceridade. É difícil duvidar de suas palavras. Além disso, o irlandês, a quem ele serviu, atesta a ele. Lord Glenarvan acredita em Ayrton e, a seu conselho, decide atravessar a Austrália no trigésimo sétimo paralelo. Glenarvan, sua esposa, filhos do capitão Grant, geógrafo, capitão Mangles e vários marinheiros, reunidos em um pequeno destacamento, partiram em uma jornada liderada por Ayrton. "Duncan", depois de receber alguns danos no prédio, está se dirigindo para Melbourne, onde está planejado realizar seu reparo. A equipe de iate, liderada pelo capitão assistente Tom Austin, deve esperar pedidos de Glenarvan.
As mulheres montam em uma carroça puxada por seis touros, e os homens montam cavalos. Durante a viagem, os viajantes passam por minas de ouro, admiram a flora e fauna australiana e, em um primeiro momento, realizam-se em condições bastante confortáveis, em uma área povoada. No entanto, um dos cavalos quebra uma ferradura. Ayrton segue o ferreiro e instala novas ferraduras com um trevo - um sinal da fazenda de gado Black Point. Em breve, um pequeno desapego já está continuando sua jornada. Os viajantes estão testemunhando os resultados de um crime cometido em Camden Bridge. Todos os carros, exceto o último, colidiram com o rio devido ao fato de os trilhos não terem sido colocados. O último carro é roubado, queimado, cadáveres mutilados estão espalhados por toda parte. A polícia está inclinada a acreditar que esse crime é obra de uma gangue de condenados fugitivos liderados por Ben Joyce.
Ayrton logo lidera um desapego na floresta. Os viajantes são forçados a parar indefinidamente, porque diante deles há um rio tempestuoso derramado, que só pode ser percorrido quando voltar ao normal. Enquanto isso, devido a uma doença incompreensível, todos os touros e cavalos morrem, exceto o que foi calçado com um trevo. Uma noite, o major McNabbs vê algumas pessoas à sombra das árvores. Sem dizer uma palavra a ninguém, ele continua o reconhecimento. Acontece que estes são condenados; ele se aproxima deles e escuta conversas espontâneas, das quais se torna óbvio que Ben Joyce e Ayrton são uma pessoa, e sua gangue ficou perto dele durante toda a jornada da equipe de Glenarvan pelo continente, concentrando-se na pista de cavalos com a ferradura de Black Point. Voltando aos amigos, o major, por enquanto, não conta a eles sobre sua descoberta. Ayrton convence Lord Glenarvan a ordenar que o "Duncan" de Melbourne vá para a costa leste - ali os bandidos se apoderariam facilmente do iate. O traidor recebe quase a ordem em nome do capitão assistente, mas o major o expõe e Ayrton precisa fugir. Antes de se esconder, ele fere Glenarvan no braço. Depois de algum tempo, os viajantes decidem enviar outro mensageiro para Melbourne. Em vez do Glenarvan ferido, Paganel escreve a ordem. Um dos marinheiros faz uma jornada. No entanto, Ben Joyce fere seriamente o marinheiro, pega sua carta e vai para o próprio Melbourne. Sua gangue atravessa o rio sobre a ponte, que acabou por ser próxima, e depois a queima para que Glenarvan não possa usá-la. O destacamento aguarda a queda do nível do rio, depois constrói uma balsa e atravessa o rio calmo na balsa. Tendo chegado à costa, Glenarvan percebe que a gangue de Ben Joyce já tomou posse de "Duncan" e, depois de interromper a equipe, seguiu em uma direção desconhecida. Todo mundo chega à conclusão de que é necessário interromper a busca, porque não há mais o que fazer e voltar para a Europa. No entanto, o navio que parte para a Europa pode ter que esperar muito tempo. Então os viajantes decidem nadar para Auckland, que fica na Nova Zelândia: a partir daí os vôos para a Europa são regulares. No pequeno navio frágil com o capitão e os marinheiros eternamente bêbados, depois de sobreviver à tempestade durante a qual o navio está encalhado, Glenarvan com os amigos, no entanto, chega às margens da Nova Zelândia.
Lá eles são capturados por nativos - canibais que vão matá-los. No entanto, graças à desenvoltura de Robert, eles conseguem escapar do cativeiro. Depois de alguns dias de viagem, eles alcançam a costa leste da Nova Zelândia e vêem um bolo perto da costa, e um pouco mais adiante - um grupo de nativos. Os viajantes sentam na torta, mas os nativos em vários barcos os perseguem. Viajantes em desespero. Depois do que eles tiveram que sobreviver em cativeiro, eles preferiram morrer, mas não desistiram. De repente, à distância, Glenarvan vê o Duncan com sua própria tripulação a bordo, o que o ajuda a se afastar de seus perseguidores. Os viajantes se perguntam por que Duncan fica na costa leste da Nova Zelândia. Tom Austin mostra um pedido escrito pela mão de um Paganel disperso que, em vez de escrever "Austrália", escreveu "Nova Zelândia". Devido ao erro de Paganel, os planos de Ayrton entraram em colapso. Ele decidiu se rebelar. Ele estava trancado. Agora Ayrton, contra sua vontade, está navegando no Duncan junto com aqueles a quem ele queria enganar.
Glenarvan está tentando convencer Ayrton a dar informações verdadeiras sobre a morte da Grã-Bretanha. Os repetidos apelos e perseverança de Lady Glenarvan fazem seu trabalho. Ayrton concorda em contar tudo o que sabe e, em troca, pede que ele seja deixado em alguma ilha desabitada no Oceano Pacífico. Glenarvan aceita sua oferta. Acontece que Ayrton deixou a "Grã-Bretanha" antes do acidente. Ele foi desembarcado por Harry Grant na Austrália por tentar se rebelar. A história de Ayrton não lança luz sobre o paradeiro do capitão Grant. No entanto, Glenarvan mantém sua palavra. O "Duncan" flutua cada vez mais, a ilha de Tabor aparece à distância. Nele, e decidiu deixar Ayrton. No entanto, neste pedaço de terra, no paralelo trigésimo sétimo, acontece um milagre: acontece que foi aqui que o capitão Grant e dois de seus marinheiros encontraram abrigo. Em vez disso, Ayrton permanece na ilha para poder se arrepender e expiar seus crimes. Glenarvan promete que um dia ele retornará.
E Duncan está retornando com segurança à Escócia. Mary Grant logo ficou noiva de John Mangles, com quem durante a jornada juntos ela teve um sentimento de ternura. Paganel casa com o primo do major. Robert, como seu pai, se torna um marinheiro corajoso.
