Le Seaview, un super sous-marin atomique conçu par l'Amiral Harriman Nelson, subit ses derniers essais dans l'océan Arctique, sous les glaces du pôle Nord. Pour superviser ces ultimes tests, le submersible accueille à son bord les représentants du gouvernement : le sénateur Parker, grand pourfendeur du projet, le Dr Hiller, psychiatre, et l'Amiral Crawford. En plongée, le bâtiment est soudain victime d'un éboulement de glace et le retour à la surface offre le terrifiant spectacle de la glace en fusion sous un ciel qui parait s'être embrasé. Lorsqu'il parvient enfin à joindre Washington, Nelson apprend que la « ceinture de Van Allen a pris feu », faisant inexorablement augmenter la température jusqu'à rendre bientôt toute vie impossible. Dans leur course pour sauver la planète, l'Amiral et l'équipage du Seaview vont devoir affronter les attaques de monstres marins, de sous-marins ennemis et même d'un saboteur.