L'océanographe mondialement connu Steve Zissou et son équipe partent pour une ultime expédition dont le but est la traque du mystérieux et insaisissable requin-jaguar !
En raison d'une épidémie de grippe canine, le maire de Megasaki ordonne la mise en quarantaine de tous les chiens de la ville envoyés sur une île qui devient alors l'Ile aux Chiens.
Le film retrace les aventures de Gustave H, l'homme aux clés d'or d'un célèbre hôtel européen de l'entre-deux-guerres et du garçon d'étage Zéro Moustafa, son allié le plus fidèle.