ダーズリー家での過酷な夏休みを過ごしていたハリー・ポッターの前に、突如として現れた屋敷しもべ妖精のドビー。「ホグワーツに戻ってはならない」という警告を無視して新学期を迎えたハリーでしたが、親友のロン・ウィーズリーと共に乗るはずだったホグワーツ特急のゲートが塞がれるなど、不可解な妨害工作に見舞われます。
なんとか空飛ぶフォード・アングリアで学校にたどり着いたハリーたちを待ち受けていたのは、学校内に響く不気味な「血に飢えた囁き声」でした。やがて管理人フィルチの飼い猫ミセス・ノリスが石化し、壁には「秘密の部屋は開かれたり。継承者の敵よ、用心せよ」という血文字が残されます。その後、コリン・クリービーやジャスティン・フィンチ＝フレッチリー、さらにはハーマイオニー・グレンジャーまでもが次々と石化の犠牲者となり、学園は閉校の危機へと追い込まれます。
ハリーが偶然手に入れた「言葉を書き込むと返事をする白紙の日記」の持ち主、50年前の学生トム・リドルの記憶により、かつて秘密の部屋を開けた容疑でルビウス・ハグリッドが放校処分になっていた過去が浮上。しかし、これはリドルが仕組んだ狡猾な罠でした。石化の恐怖から逃れるためハーマイオニーが図書館から破り取っていたメモを手がかりに、怪物の正体が巨大な蛇「バジリスク」であることを突き止めたハリーとロンは、女子トイレに棲むゴースト「嘆きのマートル」の証言から秘密の部屋の入り口を特定します。
地下深くの部屋で横たわっていたのは、ロンの妹ジニー・ウィーズリーでした。姿を現した16歳のトム・リドルは、自らが「ヴォルデモート卿（Lord Voldemort）」その人であることを暴露。ジニーの生命力を吸い取って実体化を果たそうとするリドルに対し、ハリーはダンブルドアの忠誠の証として現れた不死鳥フォークス、そして組み分け帽子から授かった「グリフィンドールの剣」を手に、命懸けの最終決戦へと挑むことになります。
