年复一年，詹姆斯-卡梅隆梦想着潜进马里亚那海沟之底，亲探大海最深处。然而为了成行，身为探险家兼电影制作人的他不得不亲自设计、打造潜水器―颇具未来主义风格的“深海挑战者号”。 经过七年的研究、设计、测试之后，还剩最后一个问题：它能抵挡住水下1.1万米的可怕压力吗？在两个月的航期接近末尾时，卡梅隆决意押上性命去取得答案。
纪录片《詹姆斯-卡梅隆的深海挑战》从詹姆斯-卡梅隆的儿时梦想说起，一步步揭开卡梅隆如何完成自己的梦想，成为一名真正的探险家，并且最后完成了改写人类历史的壮举―世界上第一位单人下潜至地球最深处的人。
当时，为了到达这一深度，卡梅隆和他的团队用整整七年来设计一款能够完成这项使命的深潜器，一台长24英尺（约合七米）的“深海挑战者”号。在这部纪录电影中，也着重讲述了研发深潜器的背后故事。
事实上，卡梅隆的深海挑战还具有很强的科研意义。他乘坐“深海挑战者”号完成了13次潜水，发现了68个新物种。对人类来说，对深海的了解并不比对火星表面的研究多多少。