Le narrateur est Axel Lidenbrock, neveu d'un éminent géologue et naturaliste allemand, le professeur de minéralogie Otto Lidenbrock. L'histoire commence le 24 mai 1863 à Hambourg et plus exactement dans la Königstrasse, rue où est située la maison du Pr Lidenbrock. Le professeur, amateur de vieux livres, a acheté le manuscrit original d'une saga islandaise, Heimskringla, écrite par Snorre Turleson (Snorri Sturluson) au XIIe siècle. Il y découvre un parchemin codé, rédigé en caractères runiques islandais. Lidenbrock se passionne aussitôt pour ce cryptogramme et tyrannise toute la maison tant qu'il lui résiste. Axel, d'abord peu enthousiaste, se prend peu à peu au jeu et finit par découvrir la clé du message par un coup de chance. Le parchemin se révèle être un message d'un certain Arne Saknussemm, un alchimiste islandais du XVIe siècle, rédigé en latin mais écrit en runes. Celui-ci affirme avoir découvert un passage qui l'aurait mené jusqu'au centre de la Terre, via l'un des cratères d'un volcan éteint d'Islande, le Sneffels (l'actuel Snæfellsjökull).