La série Voyage au fond des mers est une sorte de spin-off du film Le Sous-marin de l'apocalypse réalisé en 1961 par Irwin Allen producteur de la série TV. En anglais, le film et la série ont d'ailleurs le même titre, Voyage to the Bottom of the Sea. Les interprètes de la série et du film sont différents. La série réutilise régulièrement (et plusieurs fois) des effets spéciaux initialement tournés pour le film (par exemple, le sous-marin faisant surface au pôle au milieu des glaces). La forme du sous-marin change légèrement entre le film et la série : dans le film, le cockpit est à deux étages ; il n'a plus qu'un seul niveau dans la série (sauf quand des images du film sont réutilisées).

Un soir, alors qu'il s'assoupit au volant de sa voiture, David Vincent, architecte, est témoin de l'atterrissage d'une soucoupe volante. Depuis cette nuit-là, il n'a de cesse de convaincre ses semblables de combattre ces extraterrestres qui sous une apparence humaine infiltrent insidieusement la Terre afin de la coloniser.