Ce documentaire part d'un fascinant postulat : le fond des océans pourrait être le miroir de la vie sur d'autres planètes… L'astrobiologie (l'étude de la vie extra-terrestre) développe en effet l'idée qu'il pourrait y avoir une corrélation entre les créatures étranges vivant dans les environnements extrêmes des abysses marins et la vie que nous pourrions découvrir un jour, ailleurs dans l'univers. Pour mettre en images cette théorie passionnante, James Cameron s'est entouré d'une équipe de biologistes marins et de chercheurs de la NASA.
Sont alors présentés les moments les plus passionnants d'une série d'expéditions étudiant les sources hydrothermales des grands fonds, croisant certaines des êtres les plus étranges de notre planète.