L'océanographe mondialement connu Steve Zissou et son équipe partent pour une ultime expédition dont le but est la traque du mystérieux et insaisissable requin-jaguar. Rejoints par un jeune admirateur, une séduisante journaliste et son extravagante épouse, Steve et son équipe vont devoir affronter nombre de péripéties au cours de leur incroyable périple…