La URSS y los EEUU han desarrollado la tecnología necesaria para disminuir los objetos de tamaño, pero el valor de estos hallazgos es limitado, pues después de un plazo de 60 minutos vuelven a su tamaño original. El científico Jan Benes ha averiguado cómo conseguir que la duración del efecto sea ilimitada en el tiempo, pero como consecuencia de un intento de asesinato ha quedado en situación de coma por un hematoma cerebral. Para salvar su vida, un equipo formado por Charles Grant (Stephen Boyd), el capitán y piloto Bill Owens (William Redfield), el Doctor Michaels (Donald Pleasence), el cirujano Peter Duval (Arthur Kennedy) y su ayudante Cora Peterson (Raquel Welch) forman la tripulación de un submarino nuclear llamado Proteus que fue diseñado primitivamente para exploraciones oceánicas.
El submarino y su tripulación son reducidos de tamaño e introducidos en el torrente sanguíneo de Jan Benes, disponen de una hora para alcanzar los tejidos dañados del cerebro y lograr su curación antes de volver a su tamaño natural.
Fue galardonada con 2 Oscar: Mejor dirección artística (color) y Mejores efectos visuales.