La classe de Mlle Bille-en-Tête part en mer observer les baleines dans le bus magique transformé en navire. Afin d'admirer les fonds marins, les enfants embarquent par deux dans des petits sous-marins reliés par radio avec le navire. Soudain le contact est coupé. Les voilà seuls à 20.000 lieues sous les mers. Si des enfants ont l'occasion de profiter du paysage, d'autres courent bien des dangers.