Hauptfigur ist der eigenwillige Professor Otto Lidenbrock (etwa 58 Jahre alt), der in Hamburg lebt und dort am Johanneum Mineralogie und Geologie unterrichtet.Die Geschichte beginnt am 24. Mai 1863. In einem gerade erworbenen Manuskript von Snorri Sturluson (12. Jahrhundert), geschrieben in Runen, findet Professor Lidenbrock eine verschlüsselte Mitteilung des (fiktiven) isländischen Alchemisten Arne Saknussemm (der Name ist wohl eine Anspielung auf Árni Magnússon), der im 16. Jahrhundert gelebt haben soll. Da er davon ausgeht, dass Saknussemm eine wissenschaftliche Entdeckung mitteilen will, zwingt der Professor seinen Neffen und Assistenten Axel (19 Jahre alt), den Ich-Erzähler des Romans, ihm bei der Entzifferung der Geheimschrift zu helfen. Zu diesem Zweck schließt er die Haushälterin Martha, Axel und sich selbst in seinem Haus ein. Durch Zufall kann Axel das Dokument entziffern, schweigt aber zunächst. Erst als ihn der Hunger zermürbt hat, teilt er dem Professor seine Entdeckung mit. Arne Saknussemm schreibt, dass ein Reisender, wenn er in genau den Krater des isländischen Vulkans "Sneffels Yocul/Snäfields Jöcul" (Snæfellsjökull) "welchen der Schatten des Skartaris vor dem ersten Juli liebkoset" steigt, zum Mittelpunkt der Erde gelangt; er habe die Reise selbst gemacht. Professor Lidenbrock als echter Geologe beschließt, ebenfalls zum Mittelpunkt der Erde zu reisen, Axel soll ihn begleiten.