故事始于 哈利・波特 在 德思礼 家度过的又一个难熬的暑假。家养小精灵 多比 突然出现，警告 哈利 如果返回 霍格沃茨 将有生命危险，并为此用魔法毁掉了德思礼家的晚宴，导致 哈利 收到 魔法部 的警告。罗恩・韦斯莱 和他的哥哥 弗雷德、乔治 驾驶一辆会飞的 福特安格里亚车 将 哈利 从禁闭中救出，带到了他们的家——陋居。 在 对角巷 购买新学期用品时，哈利 一行人遇到了著名作家、也是 霍格沃茨 新任 黑魔法防御术 教授——吉德罗・洛哈特。他们还与 德拉科・马尔福 及其父亲 卢修斯・马尔福 发生了冲突。开学当天，多比 暗中封锁了通往 九又四分之三站台 的入口，哈利 和 罗恩 不得不驾驶飞车前往学校，但最终撞上了 打人柳 并损坏了 罗恩 的 魔杖。 新学年开始后，怪事接连发生。哈利 开始听到一种只有他能听见的、充满恶意的声音。看管员 阿格斯・费尔奇 的猫 洛丽丝夫人 被石化，墙上出现了血字警告：“密室已被打开，与继承人为敌者，警惕了。”这引起了全校的恐慌。在 吉德罗・洛哈特 组织的 决斗俱乐部 上，哈利 在与 德拉科・马尔福 的对决中无意间展现了自己会说 蛇佬腔 的能力，这使他被普遍怀疑是 萨拉查・斯莱特林 的继承人。 为了调查真相，哈利、罗恩 和 赫敏・格兰杰 开始熬制 复方汤剂，希望伪装成 斯莱特林 的学生从 德拉科 口中套取信息，但最终发现他并非继承人。随后，哈利 发现了一本五十年前的旧日记，属于一个名叫 汤姆・马沃罗・里德尔 的学生。通过日记，哈利 进入了一段记忆，看到 汤姆・里德尔 指控 鲁伯・海格 打开了 密室 并放出了怪物，导致 海格 被开除。 随着石化事件的受害者越来越多，包括 赫敏 在内，学校面临关闭的威胁。海格 被逮捕，阿不思・邓布利多 也被暂停校长职务。在 赫敏 被石化的手中，哈利 和 罗恩 发现了一张关于 蛇怪 的书页，并根据线索找到了 哭泣的桃金娘 所在的盥洗室——密室 的入口。 在 密室 中，哈利 发现 罗恩 的妹妹 金妮・韦斯莱 昏迷不醒，旁边站着 汤姆・里德尔 的记忆影像。里德尔 揭示自己就是年轻时的 伏地魔，他通过日记控制了 金妮，并利用她的手打开了 密室，放出了 蛇怪。邓布利多 的 凤凰 福克斯 为 哈利 带来了 分院帽，哈利 从中拔出了 戈德里克・格兰芬多宝剑。在 福克斯 的帮助下，哈利 杀死了 蛇怪，并用蛇怪的毒牙刺穿了 汤姆・里德尔的日记，摧毁了 里德尔 的记忆影像，救活了 金妮。 最后，邓布利多 解释了 哈利 拥有 蛇佬腔 能力的原因——伏地魔 在试图杀死婴儿 哈利 时，无意中将自己的一部分能力转移给了他。哈利 也巧妙地利用一只袜子，诱使 卢修斯・马尔福 亲手解放了他的 家养小精灵 多比。
《哈利・波特与密室》是整个系列故事承上启下的关键一环。它首次引入了“魂器”的概念（尽管在第六部才被正式命名和解释），揭示了 伏地魔 的真实姓名 汤姆・马沃罗・里德尔 及其少年时期的邪恶行径。本书不仅加深了 霍格沃茨 的历史背景，特别是关于四位创始人的传说，还通过 蛇佬腔 的设定，首次暗示了 哈利 与 伏地魔 之间存在着某种深刻而危险的联结。此外，戈德里克・格兰芬多宝剑 的出场及其特性，为后续故事中的重要情节埋下了伏笔。