El internacionalmente conocido oceanógrafo Steve Zissou y su tripulación, emprenden una expedición para cazar al misterioso tiburón Jaguar que mató a un compañero de Zissou durante la filmación de un documental. A este viaje se suman un joven copiloto de aerolínea, que puede o no ser el hijo de Zissou, una hermosa periodista y la inexpresiva esposa del oceanógrafo, Eleanor.