Chihiro est une fillette de 10 ans capricieuse. Avec ses parents, elle est en route vers sa nouvelle demeure, car la famille déménage.

Lors du voyage, Chihiro se cramponne au souvenir de ses copines autant qu'à un petit bouquet de fleurs, dernière manifestation tangible de sa vie passée. A un embranchement, les parents hésitent sur le choix de la direction.

Papa décide finalement de prendre à gauche. Arrivée dans un cul-de-sac, la famille se retrouve confrontée à un immense bâtiment rouge au centre duquel, tel une énorme bouche, s'ouvre un long tunnel. Pas rassurée, Chihiro exclut d'abord de s'y engager, pour finalement décider de suivre ses géniteurs.

De l'autre côté du passage se dresse une ville fantôme. Les parents découvrent dans un bâtiment toutes sortes de mets succulents encore chauds. Avides, ils s'en emparent, bien décidés à rémunérer la personne responsable de ce festin dès qu'elle aura pointé le bout de son nez. Mais, cette nourriture avalée en très grande quantité les change en porcs. Prise de panique, Chihiro s'enfuit. Commençant à geindre, elle assiste alors médusée à son lent effacement. Heureusement, pour comprendre le fonctionnement de l'univers dans lequel elle vient de pénétrer, elle trouve un allié en la personne de l'énigmatique Haku.

Ce monde peuplé d'anciens dieux est régi par une sorcière, Yubaba, abhorrant les traits d'une harpie méphistophélique. Dans cette cité, les nouveaux arrivants sont transformés en animaux afin d'être tués et mangés.

Ceux qui échappent à ce funeste destin sont condamnés à se désintégrer dès lors que leur inutilité est avérée. Pour retarder l'échéance fatidique, Chihiro doit travailler. Elle va donc passer un contrat avec Yubaba.

Au moment de le sceller, la sorcière va voler le nom de la jeune fille (Chihiro est symboliquement rebaptisée Sen, qui est le premier caractère de son patronyme original).