Harry Potter sudah tidak sabar lagi kembali bersekolah di Hogwarts. Dia sudah tidak tahan lagi melewati liburan musim panas bersama keluarga Dursley yang menyebalkan. Akan tetapi, tiba-tiba muncul makhluk aneh bernama Dobby. Dobby adalah sejenis peri rumah yang menghamba pada suatu tuan rumah.
Dobby melarang Harry Potter untuk kembali ke Hogwarts. Dia beralasan bahwa akan terjadi malapetaka yang dapat mengancam keselamatan Harry Potter di Hogwarts. Namun himbauan Dobby, tidak dihiraukan oleh Harry. Harry pun tetap kembali ke Sekolah Sihir Hogwarts itu.
Tanpa diduga oleh Harry, muncul beberapa keanehan-keanehan sebelum malapetaka itu benar-benar terjadi. Gerbang peron ¾ tidak bisa dilewatinya. Dia terpaksa pergi ke Hogwarts mengendarai mobil terbang bersama Ronald Weasley.
Keanehan-keanehan yang lain terjadi sampai pada akhirnya malapetaka itu datang. Ada seseorang yang mengubah siswa-siswa menjadi batu. Dari kejadian pertama yang terjadi, terungkaplah bahwa sang pewaris keturunan Salazar Slytherin telah kembali ke Hogwarts. Dia telah kembali dan membuka pintu Kamar Rahasia yang keberadaannya tidak diketahui seorang pun. Siapakah dia?
Harry dan kawan-kawannya curiga bahwa pelaku perbuatan itu adalah Draco Malfoy. Bagaimana tidak? Dia menganggap dirinya sendiri sebagai seorang yang paling pantas belajar sihir lantaran dia berdarah murni. Meskipun demikian, kecurigaan tentang siapa pelakunya juga mengarah ke Harry sendiri karena diketahui bahwa Harry adalah seorang parselmouth, orang yang bisa berbicara dengan bahasa ular.
Setelah melakukan pencarian informasi, dengan bantuan hantu toilet wanita, Myrtle Merana, Harry menemukan letak Kamar Rahasia yang tak lain berada di toilet tempat Myrtle Merana sering berada. Harry menemukan monster ular bernama Bacilis berada di dalamnya. Harry juga bertemu dengan jelmaan Lord Voldemort yang hadir dengan holkruknya.
Di tempat itu, terjadi pertempuran antara Harry dengan Bacilis. Dengan bantuan pedang Godric Gryfindor, Harry dapat mengalahkan monster itu. Harry yang sempat terluka karena gigitan beracun Bacilis dapat diselamatkan dengan tetesan air mata Burung Phoenix yang membawakan pedang Gryfindor untuknya. Sedangkan jelmaan Lord Voldemort, Tom Malfolo Riddle, hancur bersama holkruknya, Harry Potter selamat dan dapat kembali bersekolah tanpa dihantui rasa takut akan Kamar Rahasia itu.
Sebelum film dimulai, Voldemort, penyihir paling jahat, membunuh orang tua Harry tetapi secara misterius menghilang setelah mencoba membunuh Harry. Saat dunia sihir merayakan kejatuhan Voldemort, Albus Dumbledore, Minerva McGonagall dan Rubeus Hagrid menempatkan anak yatim piatu berumur satu tahun ini dalam perawatan bibi dan paman Muggle (bukan penyihir) –nya, Vernon dan Petunia Dursley.
Selama sepuluh tahun, mereka dan anak laki-laki mereka Dudley memperlakukan Harry dengan keras. Sederhananya sebelum ulang tahun kesebelas Harry, sebuah surat tiba, dialamatkan kepada Harry tetapi dihancurkan oleh pamannya sebelum Harry bisa membacanya. Akibatnya, setumpukan surat menghujan kedalam rumah pada celah yang terbuka, meskipun kecil, dan untuk melarikan diri, Vernon Dursleya membawa keluarganya ke pulau terpencil. Saat mereka sedang tenang, Hagrid menghancurkan pintu untuk menceritakan kepada Harry apa yang telah disembunyikan keluarga Dursley darinya: Harry adalah seorang penyihir dan telah diterima di Sekolah Hogwarts untuk tahun mendatang.
Hagrid mengantar Harry ke Diagon Alley, tempat berbelanja yang tersembunyi secara magis di London, dimana Harry bingung untuk mengetahui bagaimana dia terkenal diantara para penyihir sebagai “anak laki-laki yang hidup”. Dia juga menemukan bahwa di dunia sihir dia cukup kaya, karena warisan dari orang tuanya yang ditinggalkan di Gringotts Bank. Dipandu Hagrid, dia membeli buku-buku dan peralatan yang dibutuhkan dia untuk Hogwarts – dan menemukan bahwa tongkatnya kembar dengan milik Voldemort.
Sebulan kemudian, Harry meninggalkan rumah Dursley untuk mengejar Hogwarts Express dari Stasiun Kereta Api King Cross. Disana dia ditemani oleh keluarga Weasley, yang menunjukkan padanya bagaimana caranya untuk melewati tembok gaib ke peron 9 ¾, dimana kereta api menunggu. Saat di kereta api Harry berteman dengan Ron Weasley, yang menceritakan padanya bahwa seseorang mencoba untuk merampok lemari besi di Gringotts. Murid baru lain, Draco Malfoy, didampingi oleh asistennya yang gemuk Crabbe dan Goyle, menawarkan diri untuk menasihati Harry, tetapi Harry tidak suka dengan keangkuhan dan prasangka Draco.
Sebelum waktu makan malam pertama di aula besar sekolah, siswa baru dibagikan ke asrama-asrama oleh Topi Seleksi ajaib. Topi menempatkan kebanyakan murid dengan segera – terutama ketika mengirim Draco, Crabbe dan Goyle ke Slytherin – tetapi berdiskusi telepati dengan Harry tentang ambisinya akan membuat Slytherin sebagai pilihan terbaik baginya. Ketika Harry diam tetapi sangat keberatan, Topi mengirimkannya untuk bergabung dengan para Weasley di Gryffindor. Saat Harry sedang bersantai setelah makan malam, Severus Snape membelalak padanya dan dia merasakan tikaman rasa sakit di bekas luka yang Voldemort tinggalkan di dahinya.
Setelah pelajaran ramuan pertamanya yang menyedihkan dengan Snape, Harry dan Ron mengunjungi Hagrid, yang tinggal di gubuk di tepi Hutan Terlarang. Disana mereka mendengar kalau perampokan yang dicoba di Gringotts terjadi pada saat Harry mengambil sejumlah uang, dan Harry mengingatkan Hagrid yang meninggalkan bank dengan sebuah bungkus kecil.
Selama pelajaran terbang pertama murid baru, Neville Longbottom mematahkan pergelangan tangannya dan Draco mengambil kesempatan untuk melemparkan Remembrall ke udara yang tinggi. Harry mengejar di atas sapunya, menangkap Remembrall diatas tanah. Professor McGonagall berlari keluar dan mengangkatnya sebagai Seeker baru Griffyndor.
Draco memperdayakan Ron dan Harry ke kunjungan tengah malam, dan Neville dan Hermione Granger yang suka menyuruh-nyuruh, keduanya juga di Gryffindor, menemani pasangan itu untuk menjauhkan mereka dari masalah. Celakanya mereka semua masuk ke koridor terlarang dan menemukan ruangan berisi anjing kepala tiga yang sangat besar. Kelompok itu kabur dengan cepat, dan hanya Hermione yang memperhatikan bahwa anjing itu berdiri di atas pintu perangkap. Harry menyimpulkan bahwa monster itu menjaga bungkusan yang diselamatkan Hagrid dari Gringotts.
Setelah Ron mengkritik Hermione yang suka pamer dalam pelajaran mantera, dia bersembunyi dalam tangisan di toilet perempuan. Professor Quirrell melaporkan bahwa ada troll telah masuk ke sel bawah tanah. Saat semua orang pergi ke kamar tidur mereka, Harry dan Ron berdesakan untuk memperingatkan Hermione. Troll menyudutkan Hermione di toilet, tetapi saat Harry menikamnya dengan tongkatnya, Ron memukul troll dengan pentungannya sendiri, menggunakan mantera melayang yang ditunjukkan Hermione dalam pelajaran mantera. Ketika sekelompok professor tiba, Hermione mengambil kesalahan untuk bertempur dan menjadi teman akrab Harry dan Ron.
Malam sebelum pertandingan Quidditch pertama Harry, dia melihat Snape menerima perhatian medis dari Filch karena gigitan anjing berkepala tiga. Pada waktu main, sapu Harry lepas kontrol, membahayakan hidupnya, dan Hermione memperingatkan bahwa Snape menatap Harry dan berkomat-kamit. Dia berlari ke tempat Professor, menyenggol Professor Quirrell dalam ketergopohannya, dan membakar jubah Snape. Harry mendapat kembali kontrol sapunya dan menangkap Golden Snitch, memenangkan permainan untuk Gryffindor. Hagrid menolak untuk percaya bahwa Snape bertanggung jawab atas bahaya Harry, tetapi keceplosan bahwa dia membeli anjing berkepala tiga, dan bahwa monster itu menjaga rahasia kepunyaan Professor Dumbledore dan seseorang bernama Nicolas Flamel.
Harry dan para Weasley tinggal di Hogwarts untuk natal, dan salah satu hadiah Harry, dari pemberi tanpa nama, adalah jubah gaib. Harry menggunakan jubah itu untuk mencari di perpustakaan seksi terlarang untuk informasi tentang Flamel yang misterius, telah menghindar dari Snape dan Filch setelah sebuah buku yang mempesona menjerit seperti alarm, dan menyelip masuk ke ruangan berisi Cermin Tarsah, yang menunjukkan orang tuanya dan beberapa leluhur mereka. Harry menjadi kecanduan penglihatan Cermin dan ditolong oleh Professor Dumbledore, yang menjelaskan bahwa Cermin itu menunjukkan keputus-asaan orang yang melihat untuk waktu yang lama.
Ketika murid-murid kembali dari istirahatnya, Draco mengolok-olok Neville, dan Harry menghibur Neville dengan manis. Dan menemukan identitas Flamel dari kartu coklat kodok sebagai ahli kimia. Hermione segera menemukan bahwa dia laki-laki berumur 665 tahun yang hanya memiliki Batu Bertuah, yang bisa memberikan kehidupan. Beberapa hari kemudian Harry memperhatikan Snape mengendap-endap kea rah pinggiran Hutan Terlarang. Dia setengah mendengar percakapan tentang Batu Bertuah, Snape Tanya kepada Professor Quirrell jika dia menemukan cara melewati anjing berkepala tiga dan mengancam Quirrell untuk menentukkan dipihak mana dia berada. Harry menyimpulkan bahwa Snape mencoba untuk mencuri Batu dan Quirrell telah menyiapkan berbagai pertahanan untuk itu.
Harry, Ron dan Hermione mengetahui bahwa Hagrid memelihara seekor bayi naga, yang melawan hukum sihir, dan berencana menyelundupkannya keluar negara sekitar tengah malam. Draco datang, berharap membuat mereka gelisah dan mereka dalam masalah, dan Neville datang untuk memperingatkan mereka dari kejahatan Draco. Meskipun Ron digigit naga dan dikirim ke UKS, Harry dan Hermione bersemangat menyelamatkan naga kabur. Bagaimanapun, mereka tertangkap, dan Harry kehilangan jubah gaib. Sebagian dari hukuman mereka, Harry, Hermione, Draco dan Neville dipaksa untuk menolong Hagrid untuk menyelamatkan seekor unicorn yang terluka parah di Hutan Terlarang. Mereka terbagi manjadi dua pihak, Harry dan Draco menemukan unicorn yang telah mati, dikelilingi oleh darahnya. Sesosok berkerudung merayap ke bangkai dan meminum darahnya, sementara itu Draco menjerit dan melarikan diri. Sosok berkerudung itu bergerak kearah Harry, yang membuat bekas lukanya terasa terbakar. Ketika Harry sadar kembali, sosok berkerudung itu telah hilang dan seekor centaurus, Firenze, menawarkan diri untuk memberinya tunggangan untuk kembali ke sekolah. Centaurus itu menceritakan kepada Harry bahwa yang meminum darah seekor unicorn akan menyelamatkan hidup orang yang sekarat, tetapi meninggalkan mereka hanya tinggal sejengkal hidup. Firenze mengira Voldemort meminum darah unicorn untuk memperoleh kekuatan yang cukup untuk membuat hidup abadi dari Batu Bertuah, dan memperoleh kesehatan penuh dengan meminumnya. Sekembalinya dia, Harry mengetahui bahwa seseorang telah menyelipkan Jubah Gaib di bawah kain seprainya.
Beberapa minggu kemudian, saat bersantai setelah ujian berakhir, harry tiba-tiba menyadari bagaimana sesuatu yang illegal seperti sebuah telur naga menjadi milik Hagrid. Pengawas bintang liar itu bilang bahwa dia mendapatkan telur itu dari seseorang berkerudung yang tak dikenal yang membelikannya beberapa minuman dan menanyakannya bagaimana untuk melewati anjing berkepala tiga, yang diterima Hagrid dengan mudah – musik membuatnya tertidur. Menyadari bahwa salah satu pengamanan Batu Bertuah tidak terjamin, Harry pergi untuk memberitahu Professor Dumbledore, ternyata kepala sekolah telah pergi menghadiri sebuah pertemuan penting. Harry menyimpulkan bahwa Snape memalsukan pesan yang memanggil Dumbledore untuk pergi dan Snape akan mencoba untuk mencuri Batu Bertuah malam itu.
Ditutupi Jubah Gaib, Harry dan kedua temannya pergi ke ruangan anjing kepala tiga, dimana Harry mengirim monster itu untuk tidur dengan memainkan seruling. Setelah mengangkat pintu perangkap, mereka menghadapi berbagai rintangan, tiap-tiap rintangan memerlukan kemampuan khusus yang dimiliki oleh masing-masing dari mereka, dan salah satunya mengharuskan Ron untuk mengorbankan dirinya. Di ruangan terakhir, sekarang sendirian, yang ditemukannya bukan Snape, tetapi Quirrell. Quirrell mengakui bahwa dia membiarkan troll mencoba untuk membunuh Hermione di toilet, dan bahwa dia mencoba uuntuk membunuh Harry pada saat pertandinga Quidditch pertama tetapi disenggol oleh Hermione. Snape mencoba untuk melindungi Harry dan mencurigai Quirrell. Quirrell melayani Voldemort, dan setelah gagal untuk mencuri Batu Bertuah dari Gringotts, mengijinkan tuannya untuk merasukinya dan memerintahkan untuk memperbaiki kesempatan yang memuaskan. Bagaimanapun ada objek lain dalam ruangan tersebut yaitu Cermin Tarsah, dan Quirrell dapat melihat ketidakadaan tanda-tanda dari Batu Bertuah. Pada tawaran Voldemort, Quirrell memaksa Harry untuk berdiri di depan Cermin. Harry merasa Batu itu jatuh kedalam kantongnya dan mencoba untuk berdalih. Quirrell melepas surbannya, menampakkan wajah Voldemort dibelakang kepalanya. Voldemort/Quirrell mencoba untuk merebut Batu itu dari Harry, tetapi begitu menyentuh Harry menyebabkan kulit Quirrell terbakar. Akhirnya perjuangan Harry berakhir.
Dia terbangun di rumah sakit sekolah, dimana Profesor Dumbledore menceritakan padanya bahwa dia bisa selamat karena pengorbanan ibunya untuk melindunginya, dan Voldemort tidak dapat mengerti kekuatan seperti cinta. Voldemort meninggalkan Quirrell yang mati, dan kemungkinan besar untuk kembali dengan segala cara. Dumbledore telah meramalkan bahwa Cermin Tarsah tidak menunjukkan pada Voldemort/Quirrell ingin menggunakannya, mereka ingin menggunakan batu bertuah untuk menyelamatkan hidup Voldemort, Harry dapat melihat Batu Bertuah karena dia ingin menemukannya bukan menggunakannya. Batu itu sekarang telah dimusnahkan.
Harry kembali ke keluarga Dursley pada liburan musim panas, tetapi tidak bercerita pada mereka kalau penyihir di bawah umur dilarang menggunakan sihir diluar Hogwarts.