哈利·波特（丹尼尔·雷德克里夫 饰）在姨父姨妈家度过的又一个痛苦的暑假。哈利的姨父维能·杜斯利（理查德·格雷弗斯 饰）和姨妈帕尤妮亚（费奥纳·肖饰 演）对哈利并不好，他们试图将哈利与魔法世界完全隔绝。然而，哈利一心想要回到霍格沃茨魔法学校，继续他的魔法学习之旅。在准备返回学校的前夕，小精灵多比突然出现在哈利的家中，警告他如果回到霍格沃茨，灾难将会降临。但哈利不顾警告，毅然决然地返回了学校。回到霍格沃茨后，哈利和他的朋友们——赫敏·格兰杰（艾玛·沃森 饰）和罗恩·韦斯莱（鲁伯特·格林特 饰）很快发现，学校里发生了一系列诡异事件。学生们接二连三地变成了石头，墙上出现了“密室已经被打开，与继承人为敌者，警惕”的字样。哈利决心揭开这个谜团，保护他的朋友们免受伤害。在调查过程中，哈利在盥洗室里发现了一本神秘日记，这本日记实际上是年轻时的伏地魔——汤姆·里德尔留下的。通过日记，哈利得知了密室的秘密以及蛇怪的存在。原来，是伏地魔利用他早年留下的日记，驱使一个小女孩打开了密室，放出了蛇怪。蛇怪的目光可以杀人，已经造成了多起伤亡事件，包括哈利的好朋友赫敏也被石化。为了解救金妮和消除威胁，哈利和罗恩决定找到密室并摧毁它。他们通过桃金娘的盥洗室，利用哈利会蛇佬腔（即能与蛇对话）的能力打开了通往密室的通道。在密室中，哈利和罗恩遭遇了伏地魔的少年化身——汤姆·里德尔（克里斯蒂安·库尔森 饰），以及他放出的蛇怪。经过一场惊心动魄的战斗，哈利在凤凰福克斯带来的宝剑的帮助下杀死了蛇怪，并用蛇牙刺穿了日记本，从而消灭了伏地魔保存在日记里的记忆。最终，哈利成功解救了金妮和其他被石化的人，也澄清了之前学校里有关“蛇佬”的谣言，证明了自己的清白。