Auf dem Expeditionsschiff Belafonte unternimmt Meeresforscher Steve Zissou seine vielleicht letzte Expedition, um seinen schwindenen Ruhm wiederherzustellen: Er macht Jagd auf den Jaguarhai, der vor seinen Augen einen Kameraden gefressen hat. Vorher macht er noch eine Bekanntschaft mit Ned, der vielleicht sein Sohn ist.