Chez les Tenenbaum, les enfants ont toujours été des génies. Tout jeunes, Chas était déjà un maître de la finance, Margot une dramaturge exceptionnelle et Richie un joueur de tennis hors pair. Mais un jour, Etheline, leur mère, demande le divorce. Elle ne supporte plus le caractère égoïste de Royal Tenenbaum, son mari. Cette crise familiale a une influence négative sur le développement personnel de leurs progénitures.Vingt ans plus tard, Royal écume les palaces, Etheline s'adonne à l'archéologie, Chas tente d'élever ses deux fils après la mort de son épouse, Richie est un champion déchu et Margot s'est marié avec un psy. Le père Tenenbaum annonce bientôt à ses enfants qu'il ne lui reste plus longtemps à vivre. Il souhaite se réconcilier avec eux et les invite dans la maison familiale en prétextant une grave maladie....

Steve Z., le chef de l'équipe océanographique « Team Zissou », sait que l'expédition qu'il conduit est sans doute la dernière, et son plus cher désir est de graver son nom dans l'Histoire. Parmi les membres de son équipe figurent Ned Plimpton, qui est peut-être ou peut-être pas son fils, Jane Winslett-Richardson, une journaliste enceinte dépêchée par le magazine Oceanographic Explorer, et sa femme Eleanor sa femme que l'on prétend être « le cerveau de la Team Zissou ». Tandis qu'ils affrontent tous les dangers, depuis une mutinerie jusqu'à une attaque de pirates en passant par un « requin jaguar » plus ou moins imaginaire, Zissou est bien forcé d'admettre que tout ne peut pas être planifié comme il l'aimerait......