Steve Zissou (Bill Murray) - światowej sławy oceanograf - wyrusza z najbardziej kosztowną w swej karierze ekspedycją, której celem ma być odnalezienie tajemniczego, krwiożerczego rekina, który pożarł podczas ostatniej wyprawy jego najbliższego współpracownika i przyjaciela. Do jego ekipy przyłączają się: młody pilot, który upiera się, że jest synem Zissou (Owen Wilson), piękna dziennikarka mająca opisać postać Zissou i losy jego wyprawy (Cate Blanchett), a także żona Zissou - Eleonor (Anjelica Huston), będąca jednocześnie wiceprzewodniczącą The Zissou Society. Badacze muszą stawić czoła przytłaczającym komplikacjom takim jak, między innymi, piraci, porwania czy choćby bankructwo