Отец Акио, мать Юко и их десятилетняя дочь Тихиро переезжают в новый дом, расположенный где-то в глубинке Японии. Перепутав дорогу к новому дому и проехав через странный лес, они попадают в тупик: останавливаются перед высокой стеной, в которой темнеет вход. Войдя туда и проследовав по длинному тёмному туннелю, герои попадают в маленький пустующий городок, похожий на заброшенный развлекательный парк, почти полностью состоящий из пустующих ресторанов. Нигде нет ни души, но по приятному запаху отец находит действующий ресторанчик, в котором обнаруживаются столы, ломящиеся от деликатесов и самых различных яств. Решив расплатиться потом, когда появится хозяин, отец с матерью остаются перекусить, а Тихиро отправляется бродить по городу.
Выйдя к большому зданию с надписью «Купальни Абура-я», она встречает мальчика Хаку, который требует, чтобы она немедленно бежала отсюда. Сумерки быстро сгущаются, наступает вечер, город наводняют странные тени, появляющиеся отовсюду. Тихиро бросается к ресторану, где оставила родителей, и обнаруживает, что они превратились в свиней. Перепуганная Тихиро бежит туда, откуда они пришли, но на месте сухого каменистого русла — широкая река. Хаку находит Тихиро и помогает ей: проводит в здание купален и объясняет происходящее. Оказывается, Тихиро с родителями оказались в волшебном мире, куда приезжают боги, духи и сверхъестественные существа со всего света. Хозяйка городка — колдунья Юбаба, под её управлением находятся купальни для богов и духов. Всех, кроме гостей и своих работников, Юбаба превращает в животных. Чтобы получить надежду на спасение родителей и возвращение домой, Тихиро должна потребовать у Юбабы работу — согласно давнему зароку, Юбаба не может никому отказать в этой просьбе. При помощи новых знакомых — деда Камадзи и банщицы Рин — Тихиро удаётся добраться до кабинета Юбабы и получить работу, а вместе с ней — новое имя. Теперь Тихиро будут звать Сэн, и она будет трудиться, не покладая рук, чтобы помочь своим родителям вернуть человеческий облик и найти путь назад.
