トレバー・アンダーソン(ブレンダン・フレイザー)は、地質構造学を研究する大学教授。彼は10年前に行方不明になった兄マックス(ジャン=ミシェル・パレー)の遺志を継いで地球内部の研究を続けていたが、研究室が閉鎖になってしまう。失意のトレバーは、マックスの遺品であるジュール・ヴェルヌの『地底旅行』をめくるうち、兄の失踪に関連するメモを発見。義姉のエリザベス(ジェーン・ウィーラー)から預かっていたマックスの息子ショーン(ジョシュ・ハッチャーソン)とともに、メモを手がかりにアイスランドへ向かう。