Avec ses hypothèses révolutionnaires, le sismologue Trevor Anderson est devenu l'objet des moqueries de ses confrères et son laboratoire est sur le point d'être fermé. Une visite de son neveu Sean, dont le père, également sismologue, a disparu au cours d'une expédition il y a dix ans, lui redonne courage. Il entraîne l'adolescent en Islande, où vient de se produire une secousse étrange. Accompagnés par leur guide Hannah, fille d'un éminent scientifique islandais, Trevor et Sean s'enfoncent dans une caverne. Un éboulement condamne l'unique issue. Ils n'ont plus le choix et doivent s'enfoncer au centre de la Terre, sur les traces du père de Sean.