L'éminent professeur tchèque Benes, inventeur du processus permettant de réduire le corps humain à une taille microscopique durant une heure, est victime d'un terrible attentat. Les savants méricains, impuissants à soigner par des moyens ordinaires son cerveau gravement atteint, décident d'envoyer un équipage de cinq personnes à l'intérieur de son corps. Ils prennent place dans un sous marin atomique qui est ensuite miniaturisé et injecté dans un vaisseau sanguin afin d'atteindre le cerveau par les artères. Commence alors un fantastique voyage... Titre original : Fantastic Voyage