L'oceanografo di fama mondiale Steve Zissou e il suo equipaggio salpano per una spedizione alla ricerca del misterioso, sfuggente, forse nemmeno reale squalo giaguaro responsabile della morte del compagno di Zissou durante le riprese del loro ultimo documentario. Alla loro avventura si uniranno un giovane pilota di linea che potrebbe essere, come non essere, il figlio di Zissou, una bella giornalista incaricata di scrivere un profilo di Zissou e la sua distante moglie e co-produttore Eleanor. Il team affronterà incredibili complicazioni che includono pirati, rapimenti e la bancarotta.