Nachdem sein langjähriger Weggefährte von einem Hai getötet wurde, macht sich der exzentrische Ozeanograph Steve Zissou auf die Suche nach dem Killer. Zusammen mit seiner Crew "Team Zissou", seinem vermeintlichen Sohn Ned Plimpton und der schönen Journalistin Jane Winslett-Richardson begibt er sich auf die gefährliche Rachemission, die er mehr oder weniger clever als Forschungsreise tarnt.