سفر شگفت‌انگیز در واقع فیلمنامه‌ی یک فیلم علمی‌تخیلی نوشته‌ی هری کلاینر است. انتشارات Bantam حق تبدیل این فیلمنامه به یک رمان علمی‌تخیلی را خریداری کرده و از آیزاک آسیموف درخواست می‌کند تا از روی آن رمانی بنویسد. از آنجایی که این رمان ۶ ماه قبل از پخش عمومی فیلم منتشر می‌شود، همگان ایده‌ی اولیه‌ی آن را به اشتباه از خود آسیموف می‌دانند.
ایالات متحده‌ی آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی هر دو به تکنولوژی مینیاتوریزه کردن اجسام، بصورت کوچک کردن تک به تک اتم‌های یک جسم دست یافته‌اند. تنها مشکل بر سر راه این است که تمامی جسم‌های مینیاتوریزه شده پس از مدتی به اندازه‌ی سابق خود باز می‌گردند و هر چه مقیاس کوچک کردن بیشتر باشد، این زمان بازگشت نیز کوتاهتر می‌شود. دانشمند شوروی، یان بنیس نظریه‌ای در مورد چگونگی بالا بردن این زمان بازگشت دارد. او با کمک سیا به ایالات متحده می‌گریزد، اما بر اثر سوقصدی نافرجام، دچار خونریزی مغزی شده و به کما فرو می‌رود.

برای نجات جان او گروهی شامل چارلز گرانت مامور مخفی، کاپیتان بیل اوونز خلبان، دکتر مایکلز، دکتر پیتر دووال و دستیارش کورا پیترسون سوار بر یک زیردریایی به نام پروتئوس شده و کل زیردریایی بعد از مینیاتوریزه شدن به اندازه‌ی یک میکرومتر، به بدن بنیس تزریق می‌شود. سرنشینان زیردریایی یک ساعت وقت دارند تا …

دو ترجمه از دو ناشر مختلف از این کتاب وجود داره که با نامهای سفر معجزه آسا و سفر شگفت انگیز منتشر شده است.