故事始于 哈利·波特 在 德思礼 家的暑假。在一次剧烈的争吵中，他无意中对来访的 玛姬姑妈 施了魔法，使其像气球一样膨胀起来。恐惧于自己会被 霍格沃茨 开除，哈利逃离了 女贞路，并搭上了为落难巫师准备的 骑士公共汽车。在 破釜酒吧，他意外地见到了 魔法部 部长 康奈利·福吉，后者非但没有惩罚他，反而安抚他留在 对角巷 直到开学。在此期间，哈利从 韦斯莱 先生那里得知，臭名昭著的杀人犯 小天狼星·布莱克 从巫师监狱 阿兹卡班 越狱，并且据信正在追捕哈利，意图为他的主人 伏地魔 复仇。 在前往 霍格沃茨 的列车上，负责看守 阿兹卡班 的恐怖生物——摄魂怪——前来搜捕布莱克，导致哈利因不堪回首的记忆而晕厥。新任的 黑魔法防御术 教师 莱姆斯·卢平 教授用一个强大的咒语赶走了 摄魂怪。由于布莱克的威胁，摄魂怪 被派驻在 霍格沃茨 的每个入口，它们的存在持续对哈利产生负面影响。为了对抗它们，卢平教授私下教导哈利学习高难度的 呼神护卫 咒。 本学年，三年级学生获准可以访问附近的巫师村庄 霍格莫德。然而，由于德思礼一家没有签署同意书，哈利无法前往。弗雷德 和 乔治·韦斯莱 赠予他一张神奇的 活点地图，这是一张能显示 霍格沃茨 城堡所有人和秘密通道的地图。哈利利用它偷偷溜进 霍格莫德，并在那里无意中听到 小天狼星·布莱克 是他父母生前最好的朋友，也是他的教父，但正是他背叛了 波特 夫妇，将他们的藏身之处出卖给了 伏地魔，并杀死了另一位朋友 小矮星彼得。 故事在学年接近尾声时达到高潮。罗恩·韦斯莱 的宠物老鼠“斑斑”失踪，种种迹象指向 赫敏·格兰杰 的猫“克鲁克山”。在 海格 的 鹰头马身有翼兽 巴克比克 即将被处决的当晚，哈利、罗恩和赫敏前去安慰他，却在返回城堡的路上，“斑斑”突然出现并咬伤了罗恩。一只巨大的黑狗将罗恩和“斑斑”拖入了 打人柳 根部的一条地道。 哈利和赫敏紧随其后，最终到达了位于 霍格莫德 的 尖叫棚屋。他们发现那只黑狗是 阿尼马格斯 形态的 小天狼星·布莱克。随后赶到的 莱姆斯·卢平 揭示了全部真相：他自己是一名 狼人；布莱克是无辜的；真正的叛徒是 小矮星彼得，他也是一名 阿尼马格斯，在过去十二年里一直伪装成罗恩的老鼠“斑斑”。布莱克和卢平迫使彼得现出原形，正当他们准备将彼得交给 魔法部 时，月圆之夜来临，卢平变身为失去理智的 狼人。在混乱中，小矮星彼得 逃走了。 在湖边，大量的 摄魂怪 包围了哈利和布莱克。在哈利即将失去意识时，一个强大的雄鹿形态的 守护神 出现，驱散了所有 摄魂怪。哈利起初以为是他的父亲显灵。布莱克被抓获并即将被施以“摄魂怪之吻”。在 阿不思·邓布利多 的巧妙暗示下，赫敏使用了她的 时间转换器，带领哈利回到三小时前。他们成功地救下了 巴克比克，并赶到湖边。这一次，哈利意识到拯救他的人正是未来的自己，他成功地召唤出强大的雄鹿 守护神，救下了过去的自己和教父。最终，哈利和赫敏骑着 巴克比克 救走了 小天狼星·布莱克，后者被迫再次开始逃亡生涯。
本书极大地扩展了《哈利·波特》系列的世界观，引入了许多对后续情节至关重要的元素。