Milo Thatch, jeune linguiste passionné et passablement maladroit au Smithsonian Institution, est passionné par la légende de l'Atlantide et convaincu que le journal de Shepherd's Book peut mener à la cité engloutie. Recruté par l'excentrique et fortuné Preston Whitmore, il intègre une expédition sous-marine qui va le mener dans les profondeurs de l'océan Atlantique à la découverte d'une civilisation souterraine encore vivante. Mais l'Atlantide qu'il découvre est bien plus complexe et précieuse que ce qu'il imaginait, et ses compagnons ne partagent pas forcément ses nobles intentions. Un film d'animation Disney atypique et ambitieux qui tranche avec la tradition des comédies musicales pour proposer une aventure à destination d'un public plus mature.