Le narrateur est Axel Lidenbrock, neveu d'un eminent geologue et naturaliste allemand, le professeur de mineralogie Otto Lidenbrock. L'histoire commence le 24 mai 1863 a Hambourg et plus exactement dans la rue Konigstrasse, ou est situee la maison du Pr Lidenbrock. Le professeur, amateur de vieux livres, a achete le manuscrit original d'une saga islandaise, Heimskringla, ecrite par Snorri Sturluson au XIIe siecle. Il y decouvre un parchemin code, redige en caracteres runiques islandais. Lidenbrock se passionne aussitot pour ce cryptogramme et tyrannise toute la maison tant qu'il lui resiste. Axel, d'abord peu enthousiaste, se prend peu a peu au jeu et finit par decouvrir la cle du message par un coup de chance. Le parchemin se revele etre un message d'un certain Arne Saknussemm, un alchimiste islandais du XVIe siecle, redige en latin mais ecrit en runes. Celui-ci affirme avoir decouvert un passage qui l'aurait mene jusqu'au centre de la Terre, via l'un des crateres d'un volcan eteint d'Islande, le Sneffels (l'actuel Snaefellsjokull). Le professeur Otto Lidenbrock est un homme enthousiaste et impetueux. Il decide de partir des le lendemain pour l'Islande, emmenant avec lui son neveu Axel, beaucoup plus reticent. L'oncle et le neveu sont en desaccord sur la possibilite pratique d'un tel voyage, qui va a l'encontre de la theorie la plus repandue sur la composition de l'interieur de la planete, la theorie de la chaleur centrale, soutenue notamment par Simeon Denis Poisson: Axel s'en fait le defenseur, tandis que Lidenbrock, plus influence par les theories de Humphry Davy selon qui les temperatures profondes sont moins elevees, est determine a mettre l'hypothese de la chaleur centrale a l'epreuve des faits. Par ailleurs, Axel est retenu a Hambourg par les sentiments qui le lient a la pupille de Lidenbrock, Grauben, une Virlandaise avec qui il s'est fiance a l'insu du professeur; mais celle-ci l'encourage au contraire a accomplir ce voyage, esperant qu'ils se marieront a son retour. Deux jours a peine apres le dechiffrement du message, Lidenbrock et Axel se mettent donc en route, non sans de fievreux preparatifs de la part du professeur, qui se pourvoit d'un materiel abondant correspondant au dernier cri technologique de l'epoque (notamment les appareils de Ruhmkorff fournissant un moyen d'eclairage sur, et le fulmicoton, un puissant explosif). Lidenbrock se hate, car les indications fournies par Saknussemm sur l'emplacement exact du cratere a emprunter se fondent sur l'ombre projetee par un pic rocheux a la fin du mois de juin, et le trajet jusqu'en Islande leur prendra du temps."