La historia está compuesta por dos narrativas principales vinculadas por una tercera, la voz del autor. Solo el autor es capaz de interpretar correctamente lo sucedido y es consciente de la importancia de la información que tiene en su poder, y va narrándolo siguiendo el orden en que él mismo fue descubriendo la verdad.
Comienza con la muerte de un eminente profesor de la Universidad de Miskatonic y el estudio de los documentos con los que estaba trabajando. Estos incluyen un informe sobre un ataque perpetrado por una secta. Una investigación sobre los miembros de la secta saca a la luz algunas pistas sobre la horrorosa criatura que veneran, Cthulhu. Este ser, que supuestamente llegó con sus seguidores extraterrestres desde las estrellas millones de años antes de la aparición del Hombre, ahora descansa en un sueño profundo en su ciudad sumergida, R'lyeh.
La segunda parte de la historia empieza con el cuaderno de bitácora del primer oficial de un barco que descubre la ciudad hundida, pues esta ha emergido a la superficie en el Océano Pacífico. La ciudad emergió porque las estrellas eran propicias y el tiempo para el despertar de Cthulhu y sus engendros había llegado.