Trong một câu chuyện cổ tích, Công chúa Moanna (có cha là vua của âm phủ) ghé thăm thế giới loài người, nơi ánh sáng mặt trời làm cô bị mù và xóa trí nhớ của cô. Cô trở thành phàm nhân rồi sau cùng qua đời. Vua âm phủ tin rằng sau cùng thì linh hồn của cô ấy sẽ trở lại âm phủ, vì vậy ông dựng nên các mê cung hoạt động như những cánh cổng trên khắp thế giới để chuẩn bị đón cô trở về.

Năm 1944, tại đất nước Tây Ban Nha thời Franco, cô bé Ofelia 10 tuổi đi cùng người mẹ đang mang thai nhưng ốm yếu Carmen của mình đến gặp Đại úy Vidal, cha dượng mới của cô. Vidal có niềm tin mãnh liệt vào đảng Falang và được giao nhiệm vụ săn lùng quân phiến loạn. Một con côn trùng lớn mà Ofelia tin là một nàng tiên đã dẫn cô bé vào một mê cung bằng đá cổ xưa, nhưng cô bị người quản gia của Vidal là Mercedes chặn lại, người này đang bí mật hỗ trợ anh trai cô là Pedro và đạo quân phiến loạn. Đêm hôm ấy, con côn trùng xuất hiện trong phòng ngủ của Ofelia, nơi nó biến thành một nàng tiên và dẫn cô đi qua mê cung. Ở đó, cô gặp một vị thần faun, ngài tin rằng cô là Công chúa Moanna đầu thai. Ngài đưa cho cô bé một cuốn sách và bảo rằng cô bé sẽ tìm thấy trong đó ba nhiệm vụ cần phải hoàn thành để lấy được sự bất tử và trở về vương quốc của mình.

Ofelia hoàn thành nhiệm vụ đầu tiên — lấy chìa khóa từ bụng một con cóc khổng lồ — nhưng lại lo lắng cho mẹ cô vì tình trạng của bà đang xấu đi. Faun đưa cho Ofelia một củ khoai ma, hướng dẫn cô đặt nó dưới gầm giường của Carmen trong một bát sữa và thường xuyên cung cấp máu cho nó, qua đó dường như sẽ giúp bệnh tình của Carmen thuyên giảm. Đi cùng ba tiên nữ dẫn đường và được trang bị một mẩu phấn ma thuật, sau đó Ofelia hoàn thành nhiệm vụ thứ hai — lấy một con dao găm từ hang ổ của Pale Man, một con quái vật ăn thịt trẻ em. Mặc dù nhận được cảnh báo không được tiêu thụ bất cứ thứ gì ở đó, cô bé vẫn ăn hai quả nho, đánh thức Pale Man dậy. Con quỷ nuốt chửng hai nàng tiên và đuổi theo Ofelia, nhưng cô kịp trốn thoát được. Tức giận vì không vâng lời, thần faun từ chối giao nhiệm vụ thứ ba cho Ofelia.

Trong thời gian này, Ofelia nhận ra Vidal tàn nhẫn ra sao trong quá trình săn lùng những kẻ nổi loạn. Sau khi giết hai nông dân địa phương bị giam giữ vì nghi ngờ hỗ trợ quân phiến loạn, Vidal thẩm vấn và tra tấn một phiến quân bị bắt. Ông yêu cầu Bác sĩ Ferreiro chăm sóc người bị giam giữ, rồi chính Ferreiro an tử theo thúc giục của chính người đó. Nhận ra rằng Ferreiro là đồng loã của phiến quân, Vidal lấy mạng anh ta. Sau đó Vidal bắt gặp Ofelia đang chăm sóc củ khoai ma, thứ mà ông cho là lừa bịp. Carmen nhất trí và ném củ khoai vào lửa. Ngay lập tức bà phát sinh những cơn co thắt dữ dội và tử vong khi hạ sinh con trai của Vidal.

Do bị phát hiện là nội gián, Mercedes cố trốn thoát cùng Ofelia, nhưng họ bị bắt giữ. Ofelia bị nhốt trong phòng ngủ của cô bé, trong khi Mercedes bị đưa đi thẩm vấn và tra tấn. Mercedes tự giải thoát cho mình và đâm một nhát không chí mạng vào Vidal trên đường chạy trốn để tái gia nhập quân phiến loạn. Faun đổi ý về việc trao cho Ofelia cơ hội thực hiện nhiệm vụ thứ ba nên quay lại và bảo cô bé đưa em trai mới sinh của mình vào mê cung để hoàn thành nó. Ofelia lấy thành công đứa bé và trốn vào mê cung. Vidal truy đuổi cô bé khi quân phiến loạn tấn công tiền đồn. Ofelia gặp faun ở trung tâm mê cung.

Faun đề xuất lấy một lượng máu nhỏ của đứa trẻ, vì để hoàn thành nhiệm vụ thứ ba và mở cánh cổng dẫn đến âm phủ cần có máu của một người vô tội, nhưng Ofelia từ chối làm hại em trai mình. Vidal thấy cô ấy đang nói chuyện với faun nhưng lại chẳng thể nhìn thấy ngài. Faun rời đi, và Vidal đoạt đứa bé khỏi vòng tay của Ofelia rồi bắn cô. Vidal quay trở lại lối vào mê cung, nơi ông bị quân phiến loạn bao vây, bao gồm cả Mercedes và Pedro. Biết rằng mình sẽ mất mạng, ông giao đứa bé cho Mercedes, yêu cầu cô kể cho con ông biết mình là ai. Mercedes đáp rằng con trai ông thậm chí sẽ chẳng biết tên ông. Sau đấy Pedro bắn chết Vidal.

Mercedes tìm đường vào mê cung và an ủi Ofelia bất động đang hấp hối. Những giọt máu của Ofelia rơi xuống trung tâm của cầu thang đá xoắn ốc dẫn đến một bệ thờ. Kế đến Ofelia trong trang phục chỉnh tề và không bị thương xuất hiện trong một căn phòng có ngai vàng. Vua âm phủ nói với cô bé rằng, bằng cách chọn đổ máu của chính mình chứ không phải của người khác, cô đã vượt qua bài kiểm tra cuối cùng. Faun ca ngợi Ofelia vì lựa chọn của cô ấy, một lần nữa gọi cô là "Công chúa". Nữ hoàng âm phủ, mẹ cô mời Ofelia ngồi cạnh cha cô và cai trị bên cạnh ông. Trở lại mê cung đá, Ofelia mỉm cười khi mất.

Phần kết phim hoàn thành câu chuyện về Công chúa Moanna, cho biết cô ấy đã trở lại âm phủ, cai trị bằng lòng tốt và công lý trong nhiều thế kỷ, đồng thời để lại những dấu vết nhỏ về thời gian của cô ấy ở cõi dương thế: "chỉ có những người biết chỗ tìm mới nhìn thấy được."