Zissou (Bill Murray) og hans mandskab – Team Zissou – sætter sejl og drager på en mission, der skal finde den mystiske, sky og muligvis ikke-eksisterende jaguarhaj, som dræbte Zissous partner under optagelserne til deres forrige dokumentar-eventyr.
Den berømte oceanograf Steve Zissou (Bill Murray) og hans mandskab - Team Zissou - sætter sejl og drager på en mission, der skal finde den mystiske, sku og muligvis ikke-eksisterende jaguarhaj, som dræbte Zissous partner under optagelserne til deres forrige dokumentar-eventyr. De får følgeskab på deres rejse af en ung amerikansk pilot, som måske er Zissous søn (Owen Wilson), en smuk journalist (Cate Blanchett), der skal skrive et portræt af Zissou, og hans fremmedgjorte og medproducer, Eleanor (Anjelica Huston). De møder overvældende komplikationer som prirater, kidnapning og konkurs.