L'Île mystérieuse, publiée en 1874-1875, est le roman de Verne qui prolonge et clôture la figure de Nemo introduite dans Vingt Mille Lieues sous les mers. Cinq prisonniers nordistes s'échappent d'un camp confédéré pendant la guerre de Sécession dans un ballon emporté par une tempête et s'échouent sur une île déserte du Pacifique. Ils survivent, s'organisent, construisent une société de travail rationnel sous la conduite de l'ingénieur Harding. Des événements inexpliqués suggèrent une présence bienveillante sur l'île. Cette présence se révèle à la fin être Nemo, mourant, qui leur lègue le trésor du Nautilus avant de sombrer dans les profondeurs avec son sous-marin.
L'Île mystérieuse est plus qu'un roman d'aventures : c'est un traité de philosophie du travail. Harding et ses compagnons construisent depuis zéro — avec les ressources de l'île et leurs connaissances scientifiques — une forge, une brique, une habitation. Verne documente ces constructions avec une précision encyclopédique qui est l'expression d'une foi positiviste : la science, appliquée méthodiquement, peut transformer n'importe quel environnement en milieu humain civilisé. Cette foi est présentée sans ironie, ce qui distingue le roman des autres Verne où la technique est plus ambivalente.
L'Île mystérieuse est moins connu que les autres Verne du corpus, et c'est dommage : c'est son roman le plus long et le plus ambitieux, qui réunit dans une même œuvre la survie en territoire hostile, le roman scientifique et la révélation de Nemo. La mort de Nemo, seul dans son sous-marin, avec pour seule consolation d'avoir aidé quelques hommes à survivre, est l'une des fins les plus mélancoliques de la littérature populaire française.
Le roman est le plus long de Verne et celui qui illustre le mieux son projet éducatif : Harding explique à ses compagnons chaque opération technique au fur et à mesure qu'ils la réalisent, transformant le roman d'aventures en traité d'ingénierie appliquée. Hetzel, l'éditeur, avait voulu que les Voyages extraordinaires servent à populariser la science — et dans L'Île mystérieuse, cet objectif et la narration se superposent de façon plus transparente que partout ailleurs.