La serie, le cui trasmissioni in prima televisiva cominciarono nel 1964, è ambientata nel futuro, negli anni settanta per le prime due stagioni e negli anni ottanta per le altre due. L'episodio pilota, Eleven Days to Zero, introduce il pubblico al futuristico sottomarino nucleare USOS Seaview e ai membri del suo equipaggio, tra cui il progettista e costruttore del sommergibile, l'ammiraglio Harriman Nelson (Richard Basehart), e il comandante Lee Crane (David Hedison), che diventa il capitano dopo l'assassinio del comandante originale. Il sommergibile ha sede presso l'istituto della Nelson Marine Research (Nimr) a Santa Barbara, California, ed è spesso ancorato a circa 500 piedi sotto il mare in una grotta segreta scavata nella roccia. Il Seaview è ufficialmente utilizzato per la ricerca marina e sottomarina e visita luoghi esotici per i sette mari, ma la sua missione segreta è difendere il pianeta dalle minacce extraterrestri. La prima stagione inizia con l'ammiraglio Nelson e l'equipaggio del Seaview in lotta contro un governo straniero, al fine di prevenire un terremoto minaccioso in tutto il mondo, per poi continuare a combattere un altro governo straniero che intende distruggere i sottomarini americani con nuove tecnologie.