海底開発KKに勤める深海潜水艇の操艇者・小野寺俊夫は、小笠原諸島北方の島が一夜にして消えた原因を突きとめようと、海底火山の権威、田所博士、幸長助教授らとともに日本海溝にもぐった。潜水艇“わだつみ”が八千メートルの海底にもぐった時、彼等は異様な海底異変を発見した。深海には、幅広い溝が果てしなく延び、乱泥流がもくもくと噴出していた。この巨大な暗黒の中で、いま、何かが起りつつあった……東京に帰った小野寺は、自由奔放に生きる伊豆の名家の令嬢・阿部玲子と会った。そして、湘南の海岸で二人が激しく抱擁中、突如、白い閃光が夜空を走った。伊豆天城山が爆発したのだ。そして、それを追うように、三原山と大室山が噴火を始めた。小野寺と幸長助教授は、ふたたび田所博士に呼び出された。田所はなぜか、日本海溝の徹底した調査を急いでいた。内閣では、山本総理を中心に、極秘のうちに地震問題に関する学者と閣僚との懇談会が開かれた。出席した学者たちは楽天的な観測をしたが、一人、田所博士だけが列島の異常を警告した。しかし、この意見は他の学者に一笑に付されてしまった。懇談会から十日ほどたったある日、田所博士は渡という高齢の老人に会った。渡は政財界の黒幕として君臨し、今もなお政治の中枢になんらかの影響力を持つという人物だった。別れぎわ、老人は田所に、科学者にとって一番大切なことは何か、と尋ねた。「直感とイマジネーションです」と田所は即座に答えた。それから一週間後、内閣調査室の邦枝という男が田所博士を訪れ、列島の異変への調査を依頼してきた。田所博士は、幸長、小野田、邦枝、そして、情報科学専門の中田らを加えてプロジェクト・チームを結成し、Ｄ計画を設置して、異変調査の“Ｄ1計画”を秘密裡に始動させた。全員は、フランスより購入した高性能の深海潜水艇“ケルマディック号”に乗り、連日、日本海溝の海底調査に没頭、調査が終了した頃には疲労困憊の極に達していた。やがて田所博士は、調査結果を発表するために、Ｄ計画全員に招集をかけた。最新高性能のプラスティック・スクリーン、プラスティック・ボードに浮び上った日本列島を前にして、現在の列島構造の状況を長時間にわたり説明した。そして結論は、日本列島の大部分は海底に沈む……凍りついたような沈黙が部屋の中に満ち、全員の表情は堅くこわばっている。その沈黙を被り、“第二次関東大震災”の勃発が知らされた。東京では丁度ラッシュのピークが始まろうとしていた時に、大地震が起きた。電車の脱線、追突、車の衝突が続発し、地下鉄・地下街は一瞬にして停電、処によっては泥水が流れ込み、首都圏は想像を絶するパニック状態に陥り、まさに地獄と化した。そんなある日、田所博士が、テレビに出演し、日本は沈没すると発表してしまい、同席していた教授を激論の末、殴打する、という事件が起こった。興奮するＤ計画本部。あれ程、皆がひた穏しにしていたことを、中心的存在の田所博士が暴露してしまったのだ。だが、これは、列島沈没というショックを多少でも和らげて国民に意識させようという陽動作戦で、博士自身が、その狂言を買って出たのだった。その頃、山本と渡との間で秘かに、一億国民の国外大移住“Ｄ2計画”の話し合いが行なわれていた。小野寺は母の急死により大阪に帰った。兄と別れた後、意外にも玲子と再会した。一年半前から玲子は小野寺を捜し求めていたのだった。その夜、二人は空港ホテルの一室で結ばれる。一方、Ｄ計画本部では遂に恐るべき事実が判明した。日本列島は後10ヵ月後に急激な沈下が始まるというのである。翌日、総理官邸では、緊急臨時閣議が開かれ、日本国民の海外移住について、審議された。そして、マスコミ関係の社長・論説主幹を集め、山本総理より状況が説明され、一週間後の発表まで報道管制がひかれた。事態がここまで明白に、しかも切迫した今、一操艇者の小野寺にとっては、なすことはなにもないように思われた。小野寺は玲子とともにスイスへ移住することを決意した。小野寺の出発する日、山本総理は、宇宙衛星を通じて全世界に向けて、列島沈没を報道した。時を同じくして、富士山が本格的な噴火、爆発を始め、箱根、御殿場での避難が始まったという連絡が入った。その時、小野寺に電話が入った。小田原近くで、富士山の大噴火のために立往生してしまった玲子からだった。「もしもし！」受話器の向こうにザァザァというひどい雑音が聞こえた。必死になって声をはり上げる玲子の声にかぶさるようにゴーッという山鳴りのような響きが聞こえ電話が切れた。小野寺は気狂いのように受話器を叩きつけ部屋を突び出した……。この日から日本各地で火山が爆発を開始、日本列島はズタズタに引き裂かれ、急速に沈下を始めた。この間にも“Ｄ2計画”は急ピッチで進められ、世界各国に特使が飛び、日本国民の避難交渉が進められた。アメリカ、ソ連、中国から救助の手がさしのべられ、続々と国民は沈没していく列島から避難していった。やがて、四国が、東北が、北海道が次々と裂けていき、やがて、日本列島はその姿を海中に没した……。