A mãe de Ofélia acabou de se separar e está esperando um filho do capitão, homem com o qual ela e a menina vão morar a partir de agora. Esse capitão é um cruel fascista espanhol que luta contra os comunistas guerrilheiros da região. Tanto a mãe, que está grávida e fica confinada em um quarto, quanto a filha, que é inocente e pequena demais para compreender, não conseguem ver isso. Mesmo assim, a esperta menininha vê a criada que conversou com ela no primeiro dia na nova casa, roubando coisas para os “fugitivos”.

Imersa no mundo da fantasia por meio de livros, a menina entre num labirinto antigo, no qual, em seu centro, encontra um fauno, uma criatura metade humano, metade árvore e metade bode que a revela várias coisas. Segundo ele, Ofélia é a reencarnação da princesa do submundo. Esta fugiu do país imerso em sombras para explorar a superfície, esquecendo de sua vida passada. Agora, que ela voltou, deve cumprir três tarefas para provar que não é completamente humana e, abrir novamente o portal para o submundo.

Enquanto isso, Mercedes, a criada, pede ajuda ao médico para curar os homens comunistas que estão escondidos. Fazer tudo isso por debaixo do nariz do capitão é tanto arriscado quanto desafiador.

Em sua primeira tarefa, Ofélia deve entrar em uma árvore que foi invadida por um sapo, e, desde então, não floresce mais. O sapo deve ingerir três pedras, que o matarão. Ela executa a tarefa com facilidade.

Esquecida do caso grave de sua mãe, ela tenta cumprir suas tarefas que devem ser todas feitas até a próxima lua cheia. A mãe da menina quase aborta o filho do capitão, estando muito mal. Irado, o fauno vai reclamar do prazo e da falta de responsabilidade para com as tarefas com Ofélia, dando a ela, por fim, uma planta que deve ser posta em um recipiente com leite fresco e alimentada com duas gotas de sangue por dia, ficando de baixo da cama da enferma.

Ela executa a segunda tarefa, a qual exige que, num determinado tempo, ela pegue uma adaga escondida em meio a um suntuoso banquete, protegido por uma criatura sem olhos. Ofélia come duas uvas e a criatura a persegue. Consegue escapar, mas descumpriu as ordens.

O capitão descobre a tal planta e fica com muita raiva. Mas, de alguma forma, no tempo que passou debaixo da cama, esta cura a mãe de Ofélia. Ela descobre a raiz e, pedindo para ficar à sós com a filha. Joga-a no fogo e fala que magia não existe. A planta estava ligada ao bebê, irmão de Ofélia. Quando no fogo, a mãe pare, mas não sobrevivendo.

Sozinha, castigada pelo padrasto e vigiada por guardas, ela recebe mais uma visita do fauno, que está furioso com ela por ter desrespeitado suas ordens. A menina está só, sofrendo, e não tem a quem recorrer. Por fim, a criatura lhe dá mais uma chance. Ofélia terá que ir contra tudo que acredita para conseguir seu lugar no submundo