A família Ogino está de mudanças para uma nova cidade. O casal, Akio e Yuko, estão muito empolgados com a viagem. Mas, o mesmo não acontece com a sua filha, Chihiro, uma rapariga de dez anos que está muito chateada por ter que deixar todas as suas lembranças e amigos de infância para trás. Nas mãos, ela carrega um buquê de flores, o último presente que ganhou antes de ir embora.
Chegando à nova cidade, o pai prefere apanhar um atalho e a família perde-se num imenso bosque, no qual um túnel infinito boceja como uma boca gigantesca. Atraídos pela curiosidade, os três atravessam o túnel. Mesmo com muito medo, Chihiro acompanha os pais.
Do outro lado, os três encontram uma cidade misteriosa e deserta. Depois de andar ao bocado, Akio e Yuko, avistam um suculento banquete e começam a devorá-lo. Chihiro deixa os pais por um instante, para conhecer o local, até que para numa ponte.
De repente, aparece Haku, um misterioso jovem que pede para ela sair dali antes do anoitecer. Ela corre para encontrar os seus pais, mas, quando chega perto deles, vê que os dois se transformaram em porcos, e fica apavorada.
Perdida e sozinha, a pequena Chihiro observa-se diante de um mundo repleto de espíritos, monstros e deuses. Para a sua sorte, Haku vai ajudá-la. Ele ensina-lhe o melhor caminho para se chegar até a bruxa Yubaba, a dona da casa de banhos, e sugere que ela peça para trabalhar na mesma. No caminho, ela conhece Kamaji e Lin. Os dois, assim como Haku, ajudam-na a acostumar-se nesse mundo.
A feiticeira revela que todos os humanos que entram nos seus domínios são transformados em animais, antes de serem devorados. Aqueles que não têm o triste destino precisam provar seu valor no trabalho, ou são condenados à morte. Sem alternativa, a menina faz um trato com Yubaba para trabalhar na casa de banhos, renunciando à sua humanidade e mudando de nome, que passa a ser Sen.
Enquanto trabalha, Chihiro terá que descobrir uma maneira de encontrar suas lembranças, salvar seus pais e sair da cidade, ou então será escrava da bruxa para sempre.
