Steve Zissou (Bill Murray), el famoso oceanógrafo y cineasta quien alguna vez fue toda una celebridad del mundo marino, ha estado en decadencia luego de que un misterioso tiburón jaguar se comió a su mejor amigo y compañero, Esteban. Dispuesto a vengar su muerte, Zissou se lanza a una nueva expedición con la esperanza de cazar a la criatura y de paso filmar lo que espera pueda ser su próxima obra maestra, o al menos su redención. A bordo del Belafonte, su barco de siempre, se encuentra su tripulación más fiel: Eleanor (Anjelica Huston), su brillante y distante exesposa; Jane (Cate Blanchett), una periodista embarazada que busca capturar su travesía y crear su propia historia en altamar; y un peculiar miembro especial llamado Ned Plimpton (Owen Wilson), un joven copiloto que cree ser su hijo perdido. Juntos, este excéntrico equipo deberá recorrer las profundidades del océano mientras se enfrentan a cientos de peligros en una alocada expedición.
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