Harry Potter nghỉ hè tại gia đình dì dượng Dursley trước khi nhập học năm thứ hai tại Học viện Pháp thuật và Ma thuật Hogwarts. Gia tinh Dobby xuất hiện bất ngờ và gây nhiều rắc rối, dẫn đến việc Harry bị khóa kín trong căn phòng trên lầu. Harry được giải thoát bởi bạn thân Ron Weasley và trải qua những ngày còn lại của kỳ nghỉ ở nhà của Ron, trang trại Hang Sóc.

Harry, Ron và Hermione bắt đầu học năm thứ hai tại trường Hogwarts. Họ có một giáo sư môn Phòng vệ Chống Nghệ thuật Hắc ám mới, Gilderoy Lockhart. Mặc dù không gây được ấn tượng với Harry và Ron, thầy Lockhart chiếm được tình cảm của các học sinh nữ như Hermione bởi sự đẹp trai và các câu truyện phiêu lưu màu sắc.

Sự căng thẳng lên đến đỉnh điểm khi cô em gái Ginny Weasley của Ron bị bắt vào Phòng chứa bí mật. Harry và Ron tìm ra lối vào nhưng bị tấn công bởi thầy Lockhart. Lockhart bị mất trí nhớ và lối vào bị phá, chỉ có một mình Harry có thể đến được Phòng chứa bí mật.

Tại đây Harry phải giải cứu Ginny khỏi sự điều khiển của Chúa tể Hắc Ám Voldemort, trong hình hài của Tom Riddle, ký ức lúc Voldemort còn là một học sinh của Hogwart. Harry chạm trán Tử xà Basilisk – con quái vật trong Phòng chứa bí mật tuân theo lệnh của Tom Riddle. Nhờ sự giúp đỡ của con Phượng hoàng Fawkes của thầy Dumblerdore, Harry giết Basilisk bằng thanh gươm Gryffindor và phá hủy Tom Riddle bằng chiếc nanh mãng xà đâm vào cuốn nhật ký chết người mà Lucius Malfoy đã cố tình nhét vào cặp của Ginny Weasley vào hồi đầu năm học…