一方、元の企画そのものはNHKと東宝に残され、1980年代後半にこの『海底世界一周』を元にした企画案をNHKのプロデューサーがガイナックスに持ち込む。ガイナックス側スタッフはNHKからの企画案をベースに様々なアイディアを追加していき、その結果、本作品が生まれることとなった[2]。謎の青い石や超古代文明の設定、第1話のナディアが追われるシーンなど本作が『ラピュタ』に類似したストーリー展開を持つのはこのためである[3][注 6]。
制作はNHKと東宝、アニメの制作元請けはグループ・タック。実質的なアニメ制作を行ったガイナックスは孫請けである。後に、テレビ放送のダイジェストに新作部分を加えた劇場用アニメーション映画も製作された。その他、小説、CD・LD・VCD・DVD（おまけ劇場）、ゲームなどにメディア展開した。
作品の中では、旧約聖書の創世記などの神話、アトランティスなどの伝説、古代宇宙飛行士説、過去の歴史やSF、マンガ、特撮・映画、アニメのパロディを多数取り入れている[注 7]。また声優陣に関しては、声の質以外にも、キャラクターと風貌が似ていることも選ばれた理由という。
次回予告は、視聴者から送られてきたイラスト（ハガキ）をバックにナディアらが次週エピソードの紹介をするというもの。イラストやハガキは国内はもとより海外からも届き、最終回のこの枠で行われたナディアからのお別れの挨拶で、10万2318通に達したと説明されている。画面には投稿者の住所氏名が写っているため、個人情報配慮の都合上、再放送や映像ソフトなどではカットされる場合がある。現在、予告編が収録されているのはLD-BOXのみである。Dアニメストアによるオンデマンド配信版ではLD版がそのままカットされず配信されている。
LD-BOX制作時には総監督の庵野が監修し、いくつかの場面では修正したものが使われており、TV本放送時の映像と完全に同一ではない。DVD-BOX制作時に再マスターを起こすことが検討されたが、アニメスタッフ側の強い要望で「LD-BOX用マスターこそがオリジナル原版である」と確認されたため、DVD-BOX版もLD-BOX版と同一のマスターが使用されている[4]。
Blu-ray BOX版ではオリジナルの35ミリフィルムからテレシネ化を行い、HD 1080p素材のマスターを新たに起こしている。ただしオリジナルフィルムが現存しなかった部分はDVD版で使用したSD解像度（約34万画素）のマスターを画素変換により約210万画素にアップコンバートしているため、画質がやや劣っている。
2015年6月現在、NHKオンラインが開設されているNHKのアニメ作品としては最も古い作品であり（ただし本放送時に開設されたわけではない）、NHKオンデマンドで配信されている作品としても同様である。1990年代以前に制作されたNHKのアニメ作品では、唯一全放送回がNHKオンデマンドで配信されている。
再放送はBS2で1994年と1997年に、NHK教育で2004年と2012年に放映された。2012年放送時はデジタルリマスターが施された。
2022年8月2日には北米でオリジナルの35ミリフィルムを基に起こされた4Kレストア版がアメリカの映画配給会社GKIDSから発売された[5] 収録話：第1話 - 第11話 西暦1889年、世界中の海で謎の怪獣による船舶遭難事故が相次いで起こった。その事件によって父親が行方不明になった発明好きの少年ジャン・ロック・ラルティーグは、飛行機コンテストに参加するため、パリ万国博覧会にやってきた。セーヌ川の岸辺で叔父と共にコンテストに向けて機体を整備していた時、上の道を自転車で走り去る少女、ナディアを見かけ一目惚れする。ジャンは後を追って行きエッフェル塔の展望台で友達になろうとするが、そこにナディアの持つ宝石・ブルーウォーターを狙うグランディス一味が現れる。その場から逃げ去ったナディアだが、その身のこなしとライオンのキングの存在で行き場所はサーカスと察したグランディス一味によって連れ去られかける。だが同じくナディアの公演を目当てにサーカスを見に来ていたジャンによって助けられジャンの家で夜を明かす。そこに再び万能戦車グラタンに乗ったグランディス一味が現れジャンが発明した飛行機に乗って逃げることにする。 そのままナディアの生まれ故郷と思われるアフリカまで行こうとするが途中で故障し漂流することになり、アメリカの戦艦に助けられる。追いすがってきたグラタンは戦艦に撃破されるが、今度は戦艦が謎の怪獣に襲われジャンたちは再び漂流することに。再び漂流したジャンとナディアは謎の人物ネモ船長が指揮する万能潜水艦ノーチラス号に救助され、飛行機を直してもらいフランスに帰ることにするが、途中ある島に近づいた際に攻撃されて不時着する。 その島はガーゴイルを首領とする秘密組織ネオ・アトランティスに占領されており、グランディス一味も漂着していた。マリーと出会い、グランディス一味とも協力しグラタンで島を脱出したナディアたちはネモ船長の判断で再びノーチラス号に救出され見習いの乗組員となり、次第にネモとガーゴイルの戦いに巻き込まれていく。
あらすじ
序章