[1]​ Narra la historia del capitán inglés Hatteras, que embarca a un grupo de valientes en el Avante, un avanzado barco de vela y vapor construido especialmente para la expedición, con el objetivo de ser los primeros en llegar a las tierras ignotas del Polo Norte.

La tripulación escogida es excelente, pero no se revela el nombre del capitán.

A ellos se une Altamont, capitán estadounidense que busca el paso del norte.

Finalmente, tras dos invernadas e innumerables sufrimientos, llegan al Polo Norte, y encuentran allí un mar de hielo.

[2]​ Un Julio Verne que empezaba a gozar el éxito de su primera obra, "Cinco semanas en globo", envió un escrito muy diferente a su editor Hetzel: "París en el siglo XX".

Hetzel rechazó este escrito por ser muy obscuro, y pidió a Verne que en su lugar presentara obras optimistas y se mantuviera en la línea didáctica científica que había marcado con la primera novela.

William Butcher refiere en un ensayo que la personalidad y la motivación de Altamont se ven seriamente cambiadas por este hecho.

El doctor Clawbonny tiene cosas en común con muchos otros personajes de Julio Verne: es un científico distraído, pero posee una cultura enciclopédica.

Las disputas de Hatteras con Altamont son a veces pueriles: si su expedición utiliza los restos de un barco estadounidense que iba al Polo Norte, Hatteras teme que la expedición se considere estadounidense.

Al final del libro se sabe que él y sus compañeros sufrieron un justo castigo: atacados por el hambre, recurrieron al canibalismo, y finalmente murieron todos.

En esta parte, la historia se vuelve totalmente especulativa, con el estilo propio de la ciencia ficción.

A la luz del conocimiento actual, la geografía ficticia de la historia describe territorios inexistentes, pero es notable la destreza del autor al crear "geografías relativas" que le suponen una salida elegante al enfrentar descubrimientos futuros con su ficción: hay un volcán inestable, y se advierte al lector que podrá hundirse sin dejar rastros; y hay un mar líquido donde debería haber hielo eterno, pero ¿quién puede negar que se haya derretido cuando Hatteras pasó por allí?

En parte, esta novela se apoya en la hipótesis de un mar polar sin hielo.