Советская подводная лодка «Пионер» становится свидетелем аварии на францзуском теплоходе «Виктуар». Одновременно с этой аварией происходит вторая — в Атлантическом океане терпит крушение советский теплоход «Арктика». На первый взгляд, оба случая — разные. Но экипаж подводной лодки в лице командира Воронцова решают взять расследование случаев на себя. В это же время на подлодке действует предатель Горелов, который должен совершить диверсию на «Пионере». Приключенческий фильм «Тайна двух океанов» основан на одноименном романе Григория Адамова.