Inizia con Chihiro, una bambina di 10 anni, seduta sul sedile posteriore dell'automobile dei genitori, mentre percorrono la strada verso la loro nuova casa, dove i traslocatori li attendono. Chihiro non vede di buon grado il trasloco, e passa il viaggio lamentandosi dello stesso e del fatto che il suo primo mazzo di fiori ricevuto in regalo fosse un regalo d'addio. Il padre crede di prendere una scorciatoia, ma quando si trova sbarrata la strada da una grossa costruzione dall'aspetto antico capisce di aver sbagliato strada.
Nonostante la pietra davanti all'ingresso (in Giappone una pietra posata davanti all'uscio significa "per favore non entrare") questa strana costruzione attira i genitori della bambina, mentre Chihiro ne è impaurita. Ciononostante, i genitori decidono di esplorare la costruzione, che credono faccia parte di un luna park abbandonato, e Chihiro, suo malgrado, li segue.
Quello che trovano all'interno è un'intera città composta esclusivamente da ristoranti e locali, senza però anima viva per le strade; la presenza del profumo di ottimo cibo attrae il padre di Chihiro, che trova un ristorante con il bancone imbandito di leccornie varie. Il ristorante è vuoto, ma i genitori di Chihiro decidono di mangiare comunque, con l'intenzione di pagare all'arrivo di eventuali padroni o camerieri.
In realtà questa città apparentemente abbandonata è un complesso termale degli spiriti della natura, e la potente maga Yubaba, padrona del complesso, trasforma i due scrocconi in maiali, punendoli per aver mangiato il cibo sacro degli spiriti. A questo punto cala la notte, e gli spiriti ospiti delle terme cominciano ad affollare le vie; Chihiro si rende conto che sta lentamente diventando invisibile. La sua salvezza è l'incontro con Maestro Haku, apparentemente un ragazzo della sua età.
Haku le fa mangiare un mirtillo proveniente dal mondo degli spiriti che rende Chihiro nuovamente tangibile e le permette di rimanere viva anche all'interno del complesso magico. Lui le spiega che l'unico modo per evitare di essere catturata dagli uomini di Yubaba è quello di trovarsi un lavoro all'interno delle terme. Per stipulare il contratto di lavoro, Chihiro viene privata del suo nome, e viene chiamata Sen (con un gioco di parole, o meglio di ideogrammi, non traducibile, vedi nota sotto); la mancanza del nome la rende incapace di abbandonare il mondo controllato da Yubaba. Inoltre Haku è suo amico solo di nascosto, perché ufficialmente è il braccio destro della maga Yubaba. Oltre a lui la bambina conosce altri personaggi e tutti in qualche modo diventano suoi amici, conquistati dalla sua semplice bontà.
Lo scopo di Chihiro è quello di salvare i genitori, e per raggiungere il suo obbiettivo, dovrà crescere interiormente. La sua crescita avviene sia tramite il duro lavoro a cui è sottoposta nelle terme, che con l'amore che nascerà tra lei e Haku. Sarà proprio questo legame, insieme al suo sconfinato altruismo e alla mancanza di avidità, che le permetterà di diventare più umile e coraggiosa e che alla fine le permetterà sia di aiutare Haku a ritrovare il suo vero nome sia di salvare i suoi genitori.
Chihiro ricorda che lei ed Haku si sono incontrati prima: quando era più giovane era caduta in un fiume e sopravvisse perché era stata trascinata dalla corrente alla riva. Era stata salvata da Haku, che era lo spirito del fiume Kohaku. Dopo aver ricordato ciò, Chihiro dice ad Haku che il suo nome è Kohaku, e in questo modo lo libera dal controllo della maga Yubaba.
Haku e Chihiro, appartenendo a due mondi diversi, si lasciano, con la promessa però di rivedersi.
Usciti dal mondo magico i genitori non ricorderanno nulla, ma constateranno sorpresi che è passato più tempo di quello che pensavano, mentre la bambina conserva ancora sia il ricordo che le esperienze che un nastrino per capelli intessuto con tanto affetto dai suoi amici del mondo magico.
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