故事始于 哈利・波特 在 德思礼 家的又一个不愉快的暑假。在一次无法忍受的侮辱后，他意外地用魔法将前来做客的 玛姬姑妈 变成了一个巨大的人形气球。担心因此被 魔法部 惩罚并开除出 霍格沃茨，哈利带着行李逃离了 女贞路。在绝望之际，他搭上了一辆为落难巫师提供服务的神奇交通工具——骑士公共汽车，并被送往 破釜酒吧。在那里，他惊讶地发现魔法部部长 康奈利・福吉 不仅没有惩罚他，反而对他十分宽容。哈利很快得知，整个魔法界正处于高度戒备状态，因为 伏地魔 的忠实追随者 小天狼星・布莱克 (Sirius Black) 从固若金汤的巫师监狱 阿兹卡班 成功越狱，而人们普遍相信，布莱克的目标就是哈利本人。
新学年伊始，霍格沃茨 周围部署了来自 阿兹卡班 的守卫——摄魂怪 (Dementors)，以防布莱克潜入。这种可怕的生物能吸食人们的快乐，并让哈利不断回忆起父母被杀害时的痛苦场景。新任的 黑魔法防御术 教授 莱姆斯・卢平 成为哈利重要的导师，他不仅在课堂上教授学生如何对抗各种黑魔法生物，还在课后单独教导哈利学习高难度的 守护神咒 以抵御 摄魂怪。 与此同时，哈利通过 弗雷德・韦斯莱 和 乔治・韦斯莱 赠送的 活点地图 (Marauder's Map)，发现了通往附近巫师村庄 霍格莫德 的秘密通道。在 霍格莫德 的 三把扫帚 酒吧，他无意中偷听到一段惊人的谈话：小天狼星・布莱克 不仅是他的教父，更是那个向 伏地魔 泄露他父母藏身之处的背叛者。
学年接近尾声，海格 的宠物 鹰头马身有翼兽 巴克比克 (Buckbeak) 因伤害了 德拉科・马尔福 而被判处死刑。在执行日当晚，哈利、罗恩・韦斯莱 和 赫敏・格兰杰 前往探望 海格。在返回城堡的途中，罗恩的宠物老鼠“斑斑”突然逃跑，并被一只巨大的黑狗拖入了 打人柳 树下的地道。 哈利与赫敏紧随其后，最终抵达了传说中的鬼屋——尖叫棚屋。在那里，他们发现大黑狗正是 小天狼星・布莱克 的 阿尼马格斯 形态。随后赶到的 莱姆斯・卢平 教授与布莱克联手，揭露了一个尘封十二年的真相：“斑斑”实际上是另一位 阿尼马格斯——小矮星彼得 (Peter Pettigrew)。他才是真正的叛徒，当年他假死并嫁祸于布莱克，之后一直以老鼠的形态躲藏在 韦斯莱 家。
真相大白后，众人押解 小矮星彼得 返回城堡。然而，当晚恰逢月圆，狼人 身份的卢平变身，导致场面失控，小矮星彼得 趁乱逃走。随后，大量的 摄魂怪 包围了哈利和布莱克。在哈利濒临昏迷之际，一个强大的雄鹿形态 守护神 出现并驱散了所有 摄魂怪。 小天狼星・布莱克 被抓获并关押在城堡高塔，即将接受 摄魂怪的吻。在 阿不思・邓布利多 的巧妙暗示下，赫敏向哈利展示了她整个学年都在使用的 时间转换器 (Time-Turner)。他们回到三小时前，成功救下了 巴克比克，并骑着它飞到高塔，将被冤枉的教父救走。在时间旅行的过程中，哈利意识到，那个在湖边召唤出强大 守护神 的人，正是他自己。