Die Handlung des Romans spielt in Venezuela auf der gesamten Länge des Flusses Orinoco von der Mündung bis zur Quelle. Drei Gelehrte haben Meinungsverschiedenheiten im Bezug auf die Klärung des exakten Verlaufes und insbesondere die Festlegung des "richtigen" Quellflusses. Sie treten eine Reise an, um den Verlauf des Flusses zu erforschen. Auf der weiteren Reise kommt die Gruppe in ein Gebiet, das von gefährlichen Schurken und wilden Indianern beherrscht wird.

Onkel Martial, Jean/Jeanne, Germain und Jaques trennen sich schließlich von dem Rest der Gruppe. Sie fahren zu der weiter flussaufwärts liegenden Missionsstation Santa Juana. Deren Leiter Pater Esperante soll Informationen über den verschollenen Oberst haben. Er hat in der Mission und den umliegenden Dörfern durch seine Tätigkeit Bildung, Glauben und Wohlstand verbreitet. Der zwielichtige Spanier Jorres ist ebenfalls auf dem Weg zu der Missionsstation. Er ist in Wirklichkeit der in dem gesamten Gebiet gesuchte Schurke Alfaniz und hat auf seinem Weg, der ihn zu den räuberischen Indianern der Quivas führt, Morde begangen. Er legt der Reisegruppe einen Hinterhalt, die von den Quivas gefangen genommen wird. Der Indiojunge Gomo, der sich der Gruppe kurz zuvor angeschlossen hat, entkommt dem Hinterhalt und alarmiert dort Pater Esperante, der mit seiner Schutztruppe loszieht, um die Räuberbande zu bekämpfen und deren Gefangene zu befreien. Nachdem dies gelungen ist, stellt sich heraus, dass er in Wirklichkeit der gesuchte Oberst von Kermor ist.