Londres, 1872. El día en que su mundo se pone patas arriba después de recibir una misteriosa postal, Phileas Fogg se inspira en un artículo sobre los avances en los viajes para asumir una apuesta casi imposible contra su amigo Bellamy: dar la vuelta al mundo en solo ochenta días. En el viaje le acompañará un nuevo asistente, un avispado e ingenioso francés llamado Passepartout que aparecerá providencialmente. A ellos se unirá la joven periodista Abigail Fix, que pretende escribir la crónica del viaje y demostrarle a su padre que es una buena reportera. Los tres parten rumbo a París.

Los tres viajeros aterrizan con el globo en el corazón de la campiña italiana para coger un tren que los llevará a Brindisi. A bordo conocerán a un arrogante magnate italiano que viaje con su hijo y que cuestionará las capacidades de Fogg para seguir adelante con el viaje. Mientras, Passepartout trata de procesar todo lo sucedido en París y a Abigail le preocupa haberse embarcado en una aventura que parece condenada al desastre. La confianza de Fogg parece quebrarse por momentos pero cuando ocurre un desastre tratará de recomponerse. ¿Podrá Fogg aplicar su mente brillante y encontrar una solución? Mientras en Londres, Bellamy empieza a preocuparse pensando que quizás Fogg tenga alguna posibilidad de ganar la apuesta.

Cuando el trío de viajeros se encuentra varado en la costa de Yemen, Fogg decide arriesgarse y viajar a través del desierto de Rub Al-Khali o Barrio Vacío con un guía, dejando atrás a Fix. Pero cuando el guía resulta ser un ladrón, Fogg y Passepartout son abandonados a su suerte en mitad del desierto y atrapados en una tormenta de arena. Fix está furiosa por haberse quedado atrás y decide recurrir a la extravagante aristócrata inglesa Jane Digby y a su esposo el sheik Medjuel el Mezrab. Pero cuando Jane le revela cierta información, Fix se plantea seriamente si debe continuar el viaje.

Cuando las vías del tren se agotan a través de la India, los tres viajeros llegan hasta el pueblo de Narupani, cuyos habitantes están preparando una boda hasta que los soldados británicos vienen a arrestar al novio, un cipayo que se ha ido sin el permiso reglamentario. Fogg está decidido a continuar con el viaje, pero trata de interceder en nombre del cipayo. Mientras tanto, las lealtades de Passepartout se dividen, y por su parte Fix se encuentra realmente perdida a raíz de su descubrimiento en el desierto.

El trío de viajeros llega a Hong Kong y descubre que Fogg es toda una celebridad. Cuando las circunstancias conspiran para mantenerlos en la ciudad, Passepartout trata de ayudar pero solo empeora la situación.

Cuando navegan a bordo del Carnatic, el trío de viajeros es arrojado por la borda en medio del océano Pacífico por un extraño hombre. Cuando por fin llegan a tierra descubren que han llegado a una isla desierta. Fogg está completamente hundido y se siente culpable de haber arrastrado a Fix y Passepartout en esta aventura condenada. A medida que los tres se enfocan en la supervivencia, se ven obligados a compartir secretos que los separan. ¿Podrán dejar de lado sus diferencias y sobrevivir en la isla?

Fogg, Fix y Passepartout viajan en diligencia hacia el ferrocarril transcontinental con la esperanza de llegar a Nueva York a tiempo para la última etapa de su viaje. Pero cuando el mariscal estadounidense Bass Reeves requiere un levantamiento para llevar a un criminal ante la justicia, el trío de viajeros se ve envuelto en la pelea de Reeves, y descubre que también es su lucha. A medida que los tres se dan cuenta de lo mucho que han cambiado por el viaje, se preguntan si podrán retomar sus vidas de antes.

Fogg, Fix y Passepartout llegan a Nueva York y descubren que toda la ciudad está hablando de ellos. Pero Fogg se da cuenta de que hay alguien que debe encontrar antes de salir de la ciudad de los rascacielos. A Fogg no le importa poner en peligro la apuesta para conseguir verla, sin darse cuenta de que otros peligros acechan en la ciudad. Mientras tanto, Fix y Passepartout se preparan para el regreso a Londres, y lo que significa para ambos regresar a casa.