داستان فیلم با بازگشت هری پاتر به هاگوارتز آغاز می‌شود، پس از آن‌که موجودی خانگی به نام دابی او را از بازگشت به مدرسه منع کرده بود. دابی هشدار می‌دهد که خطری بزرگ در انتظار هری است. با این حال، هری به کمک دوست خود ران ویزلی و خانواده‌اش به مدرسه بازمی‌گردد. با شروع سال تحصیلی، پیام‌های تهدیدآمیز روی دیوارهای مدرسه ظاهر می‌شوند و اعلام می‌کنند که تالار اسرار باز شده است. این پیام‌ها نشان می‌دهند که هیولای درون تالار به دانش‌آموزانی که خون خالص ندارند، حمله می‌کند. هری، ران و هرماینی گرنجر تصمیم می‌گیرند راز تالار اسرار را کشف کنند. در این مسیر، هری با صداهایی عجیب مواجه می‌شود که فقط او می‌تواند بشنود. این صداها او را به سمت تالار اسرار هدایت می‌کنند. با گذشت زمان، دانش‌آموزانی از جمله جینی ویزلی، خواهر ران، به خطر می‌افتند. هری و دوستانش متوجه می‌شوند که جینی تحت تأثیر دفترچه خاطراتی جادویی قرار گرفته است که به تام ریدل، نسخه جوان ولدمورت، تعلق دارد. هری به تالار اسرار می‌رود، جایی که با هیولای باسلیسک و روح تام ریدل روبه‌رو می‌شود. با شجاعت و مهارت، هری هیولا را شکست می‌دهد و جینی را نجات می‌دهد.