Главная героиня мультфильма - десятилетняя девочка Тихиро вместе со своими родителями переезжает в новый дом. В поисках кратчайшего пути к своему кварталу они заезжают в парк, посреди которого обнаруживается странное строение, внутрь которого ведет узкий темный коридор. Несмотря на категорическое нежелание Тихиро туда заходить, родители все-таки решают обследовать таинственное здание. Коридор выводит семью в долину, посреди которой обнаруживается безлюдный город, полный ресторанов, ломящихся от приготовленных яств. Родители девочки набрасываются на еду, а Тихиро отправляется гулять по улочкам.
Вскоре она выходит к прекрасному дворцу, который оказывается огромной баней. Но перед входом в это странное заведение Тихиро встречает мальчик, который предупреждает испуганную девочку, что если до наступления темноты она не покинет город, случится беда. Она кидается к родителям, но за стойкой ресторана обнаруживаются две гигантские свиньи, с чавканьем пожирающие все подряд. Между тем темнеет, и город наводняется всевозможными призраками и духами.
Постепенно девочка узнает, что попала в город, служащий местом отдыха духам, богам и прочим волшебным существам. А центром этого мира являются бани, хозяйкой которых является колдунья Юбаба. Живым существам здесь находиться смертельно опасно. Единственный способ выжить - устроиться на работу к Юбабе. Чтобы спасти родителей и вырваться на волю Тихиро придется выполнять самую черную работу в сказочной бане, обслуживать необычайных клиентов, преодолевать немыслимые препятствия и вступить в борьбу с самыми коварными волшебными силами.