Phileas Fogg, un caballero británico extremadamente puntual y reservado, hace una apuesta en el Reform Club de Londres: dará la vuelta al mundo en 80 días. Parte esa misma noche con su nuevo criado francés, Passepartout. Su primera parada es Suez, en Egipto.

Después de viajar por tren y barco, llegan al puerto de Suez, un importante paso comercial entre Europa y Asia gracias al Canal de Suez, recientemente inaugurado (1869). Aquí aparece el detective Fix, quien cree que Fogg es el ladrón de un banco de Londres. Sin pruebas aún, comienza a seguirlo discretamente.

El tren no llega hasta Calcuta, así que deben continuar por su cuenta. Fogg alquila un elefante y contrata a un guía. Durante el trayecto, encuentran una ceremonia religiosa donde una joven viuda, Aouda, será sacrificada por tradición (rito sati). Fogg decide intervenir y rescatarla, desafiando las costumbres locales. Aouda, agradecida, se une al viaje.

En Hong Kong, Fix intenta retrasar a Fogg dándole alcohol a Passepartout. Fogg cree que Aouda puede quedarse con unos familiares allí, pero descubre que ellos se han mudado. Aouda continúa con ellos. Passepartout, separado del grupo por accidente, logra embarcar hacia Japón por su cuenta.

Fogg y Aouda llegan a Yokohama, un puerto abierto recientemente al comercio con Occidente. La ciudad mezcla tradiciones japonesas con modernización occidental. Encuentran a Passepartout trabajando en un circo para sobrevivir. Reunidos de nuevo, abordan un barco hacia San Francisco, EE.UU.

Llegan a una ciudad en expansión, símbolo del "sueño americano" tras la fiebre del oro. Viajan en tren a través del país. En el camino, el grupo vive aventuras en el salvaje oeste: se enfrentan a una estampida de bisontes, problemas mecánicos y un ataque de indígenas. Passepartout es capturado, pero Fogg lo rescata valientemente.

Al llegar, descubren que el barco a Inglaterra ya ha partido. Fogg alquila un pequeño barco de carga rumbo a Burdeos, Francia. Durante el viaje, convence a la tripulación de desviar el rumbo hacia Liverpool, su verdadero destino.

Justo al llegar a suelo británico, Fix finalmente arresta a Fogg con una orden judicial. Pierde unas horas clave, pero poco después se entera de que el verdadero ladrón fue capturado. Libera a Fogg, que corre a tomar un tren a Londres.