La storia di un'equipe medica (Stephen Boyd, Raquel Welch, Edmond O'Brien, Donald Pleasence, Arthur O'Connell, William Redfield, Arthur Kennedy) che affronta un incredibile viaggio a bordo di un sottomarino all’interno del corpo umano; essi devono, infatti, raggiungere il cervello che necessita di un delicato e difficile intervento chirurgico. Il gruppo, per portare a termine la sua missione, dovrà vedersela sia con le difficoltà ''tecniche'' che l'attraversamento di un organismo comporta, sia con un sabotatore che si cela tra le loro fila. Ma prima di tutto, per essere in grado di affrontare la fantastica avventura, i componenti dovranno essere miniaturizzati sino a raggiungere le dimensioni di un microbo....