Chihiro, fillette d'une dizaine d'années est en route pour déménager avec ses parents. La voiture emprunte un sentier et se retrouve dans une impasse face à un tunnel. Le père de Chihiro décide de stationner là, curieux de découvrir ce qui se trouve au bout.

Ils arrivent dans un village vide mais un fumet appétissant les attire vers ce qui semble être un comptoir de restaurant. Les parents s'y attablent et commencent à déguster les plats présentés bien qu'ils n'aient rencontré aucun employé. À mesure qu'ils mangent le sort agit et les voilà transformés en cochons.

Chihiro, horrifiée, découvre ce qu'il est advenu de ses parents et qu'elle se trouve en fait dans un monde peuplé d'esprits, de monstres et de dieux. Pour survivre dans ce monde où les humains n'ont pas leur place, Chihiro doit oublier son nom et travailler pour Yubaba la sorcière qui dirige la ville de thermes.

La fillette renommée "Sen" va tâcher de regagner sa liberté et celle de ses parents afin de retourner dans son monde.