Сын советского дипломата Павлик, мальчик 12-14 лет, оказывается в воде из-за кораблекрушения в Северной Атлантике, и попадает на борт советской подводной лодки «Пионер». Эта уникальная лодка, вобравшая в себя все лучшие достижения советской науки и техники, направляется из Ленинграда на Тихоокеанский флот для создания противовеса нарастающей японской морской мощи.
Подводная лодка следует вокруг мыса Горн, чуть не погибает в антарктических морях, в Тихом океане подвергается нападению японского крейсера «Идзумо» и уничтожает его ультразвуковым лучом. Один из членов экипажа оказывается вражеским агентом и повреждает лодку, однако экипаж ремонтирует её на дне океана вблизи острова Пасхи, обезвреживает диверсанта и, наконец, успешно приводит «Пионер» во Владивосток.
В романе упоминаются многочисленные фантастические научно-технические новшества, используемые на «Пионере». Источник энергии подводной лодки — термопара, концы которой находятся на разной глубине. Полученное электричество накапливается в супераккумуляторах и используется для электролиза воды. Полученные водород и кислород используются в импульсном детонационном реактивном двигателе. Кроме того, имеется возможность нагревать обшивку корпуса до температуры кипения воды, тем самым снижая сопротивление движению (паровая смазка).
На лодке установлена развернутая система сонаров давать изображение, и запускаемый в полет беспилотный аппарат с видеокамерой. Лодка вооружена ультразвуковым излучателем, приводящим к «разрушению молекулярных связей материи».
Экипаж лодки может выйти за борт на морское дно в водолазных скафандрах. К ним придаются пистолеты, действующие по тому же принципу, что и основное оружие лодки. Для расстёгивания скафандра используется электрод-игла, которым надо провести по шву, отчего он распадается.
