Cuti musim panas kali ini amat membosankan. Tiada surat yang sampai kepada Harry. Tidak dari kawan-kawan baiknya di Hogwarts. Tiada daripada Hagrid, Hermione dan Ron. Yang paling mengecewakan, tiada ucap selamat pun ketika ulang tahun hari jadinya yang ke-12. Harry berasa sungguh bosan. Pada suatu hari, Harry telah dikurung oleh Keluarga Dursley untuk mengelakkan dari terjumpa oleh majikan Pak Cik Vernonnya yang hadir ke rumah.
Alangkah terkejutnya Harry apabila berjumpa dengan suatu makhluk yang aneh di biliknya. Makhluk elf rumah itu bernama Dobby. Dobby amat menyanjung Harry tetapi kedatangannya bukan untuk menggembirakan Harry tetapi memberinya amaran. Dobby melarang Harry untuk kembali ke Hogwarts. Dobby telah melakukan banyak perkara untuk menghalang Harry kembali ke sekolahnya hingga Dobby sanggup mencuri dan menyembunyikan semua surat Harry. Harry bertegas untuk kembali ke Hogwarts walau apa jua perkara yang berlaku kerana dia menganggap Hogwarts ialah rumahnya. Dobby terdesak untuk menghalang Harry lalu membuat kecoh di rumah Keluarga Dursley sehingga Harry dikurung dan dikunci supaya tidak kembali lagi ke Hogwarts. Pada suatu malam, terdapat sesuatu di luar tingkap bilik Harry.
Sebuah kereta berada di tingkap biliknya yang berada di tingkat dua. Harry mendapati kawannya Ron dan abangnya Fred dan George berada di dalam kereta itu. Ron menggesa Harry untuk berkemas dan meninggalkan rumah itu bersama mereka. Lantas Harry berkemas dan adik beradik Weasley itu menanggalkan jeriji tingkap untuk memudahkan Harry keluar. Harry dan yang lain berjaya menyelusup keluar dari Privet Drive dan menuju ke Burrow, rumah Keluarga Weasley. Di sana, Harry telah mengenali ramai keluarga Weasley yang lain seperti ibu, bapa dan adik perempuan Ron serta mengalami kehidupan bersama keluarga sihir.
Setelah seminggu Harry di Burrow, Harry menerima berita dari Hogwarts tentang persediaan untuk kembali ke sekolah. Dia dan keluarga Weasley yang lain bersedia ke Diagon Alley untuk membeli peralatan sekolah. Mereka menggunakan Serbuk Floo yang Harry tidak pernah menggunakannya. Malangnya, kesilapan Harry telah membawa Harry ke suatu tempat yang tidak sepatutnya dia pergi iaitu di Borgin dan Burkes, sebuah kedai menjual alatan ilmu hitam di Knockturn Alley. Harry menjumpai Draco Malfoy dan bapanya, Lucius. Harry keluar dari situ dan diselamatkan oleh Hagrid dari tersesat di dalam kawasan Knockturn Alley. Harry berumpa dengan Hermione dan keluarga Weasley yang lain sebelum ke bank Gringgotts dan kedai buku Flourish dan Blotts. Di sana, mereka berbetulan tiba sewaktu Gilderoy Lockhart mengadakan sesi menandatangani bukunya. Malangnya, mereka terserempak dengan keluarga Malfoy yang membawa kepada pertelingkahan.
Tibalah hari yang dinantikan Harry, iaitu hari kembali ke Hogwarts. Mereka menggunakan kereta ajaib keluarga Weasley untuk ke King's Cross bagi mendapatkan kereta api mereka di Platform 9 3/4. Walaupun kereta itu kelihatan biasa, ia memang telah disihir. Ia mampu memuatkan 10 orang dan barang yang banyak. Mereka telah terlewat tiba di stesen. Mereka tergesa-gesa melintasi tembok diantara Platform 9 dan 10. Harry dan Ron yang akhir sekali. Tanpa diduga, mereka tidak dapat melintasinya. Tembok itu tidak dapat dilalui seperti biasa tetapi seolah-olah tembok batu yang padat. Mereka mengambil keputusan untuk menerbangkan kereta Encik Weasley ke Hogwarts supaya dapat menyaingi kereta api Ekspres Hogwarts. Mereka benar-benar melakukannya.
Setibanya mereka di Hogwarts, mereka telah terlanggar pohon dedalu yang sangat besar dan boleh bergerak. Pohon itu menghentam kereta mereka yang tersangkut bertalu-talu dengan dahannya yang sangat besar. Mereka terselamat tetapi tidak dari tangan Profesor Snape yang ingin membuang mereka dari sekolah itu keran Ron dan Harry membiarkan kereta mereka dilihat oleh Muggle dan menghancurkan pohon itu. Nasib baik, Profesor McGonagall dan Profesor Dumbledore menyedari akan keadaan itu dan menyelamatkan mereka dari dibuang sekolah. Walau bagaimanapun, mereka telah dikenakan tahanan.
Ron mendapat Howler daripada ibunya kerana kesalahannya membawa kereta itu ke sekolah. Harry turut berasa bersalah kerana menyokong tindakan kawannya itu. Hari pertama persekolahan mereka berjalan lancar dengan mempelajari tumbuhan Mandrake di kelas Herbologi. Keistimewaan tumbuhan itu tidak ketara kerana ia boleh merengek dan sangat menyakitkan telinga.
Keadaan tidak bertambah baik apabila Profesor Lockhart yang baru menjadi guru Pertahanan Terhadap Ilmu Hitam sentiasa mengatakan Harry inginkan popular sepertinya dan mendesak Harry agar jangan mengikuti perlakuannya yang glamour itu walaupun sebenarnya Profesor Lockhart hanya perasan. Kebolehan Profesor Lockhart tidak terserlah apabila dia melarikan diri dari kelasnya apabila dia melepaskan pari-pari Cornwall dan mengakibatkan kelasnya huru-hara. Pelajar kelas itu bernasib baik kerana Hermione mampu mengawal keadaan tetapi Hermione tetap menegaskan yang Lockhart adalah lebih baik kerana pencapaiannya yang ditulis dalam buku-buku tulisannya sendiri. Harry terpaksa mengelakkan diri dari bertembung dengan Profesor Lockhart tetapi dia tidak dapat mengelakkan diri dari Colin Creevey yang seolah-oleh telah menghafaz jadualnya.
Pada suatu hari, Wood ingin mengadakan latihan Quidditch bagi pasukan Gryffindor tetapi pasukan Slytherin mencelah dengan alasan mereka telah menempah gelanggang untuk kegunaan mereka dan dipersetujui oleh surat kebenaran daripada Profesor Snape. Mereka juga memperkenalkan seeker baru mereka iaitu Draco Malfoy. Dengan adanya Malfoy di dalam pasukan Slytherin, pasukan itu telah mendapat penyapu terbang baru yang dihadiahkan oleh ayah Draco. Tetapi Hermione mencelah yang pasukan Gryffindor sekurang-kurangnya mempunyai bakat berbanding menunjuk-nunjuk kemewahan. Malfoy berasa menyampah dan mengeji Hermione dengan panggilan "Darah Lumpur".
Hermione yang tidak tahu apa-apa terkejut apabila Ron berasa marah dan ingin menyihir Malfoy. Malangnya, tongkat saktinya yang patah ketika bertembung dengan dedalu perkasa telah membalikkan sihirnya. Tiba-tiba, Ron memuntahkan siput dengan banyak dari mulutnya. Harry, Hermione dan Ron ke rumah Hagrid untuk membantu Ron. Pada masa yang sama, Hagrid menerangkan hal mengenai ejekan Malfoy dan memujuk Hermione dengan mengatakan kebolehan Hermione adalah lebih baik walaupun dia berdarah Muggle.
Kemudian, Harry menjalankan tahanan bersama Profesor Lockhart untuk membantunya membalas surat untuk peminatnya. Sedang Harry memikirkan untuk balik dari tahanan yang membosankan itu, dia terdengar suatu bisikan yang hanya dia seorang mendengarnya.
Ginny Weasley kelihatan pucat. Dia disyaki selsema kerana wabak itu sudah merebak kepada beberapa orang pelajar sekolah.
Pada suatu hari, ketika Harry berbual dengan hantu Nick yang Hampir Tidak Berkepala selepas pulang dari latihan Quidditch di tengah hujan, dia terserempak dengan Encik Filch yang menuduhnya bersalah akibat mengotorkan kawasan sekolah dengan lumpur. Ketika Filch mengejar hantu Peeves, Harry mengetahui yang Filch ialah seorang Squib, ahli sihir yang tidak mempunyai kuasa sihir. Ketika pulang, Nick menjemput Harry ke parti sambutan ulang tahun kematiannya yang ke-200 pada malam Halloween. Harry memberitahu hal itu kepada Ron dan Hermione. Walau bagaimanapun, Hermione berminat manakala Ron sebaliknya. Mereka terpaksa pergi kerana telah berjanji walaupun terpaksa meninggalkan jamuan yang bagus. Mereka tiba dan mendapati hanya mereka sahaja manusia yang hidup. Ketika mereka pulang dari parti, Harry terdengar lagi bisikan dan mengejarnya. Mereka menjumpai suatu tulisan di dinding dan menjumpai tubuh Puan Norris kaku tergantung pada pemegang obor.
Malangnya, mereka dijumpai semua orang. Encik Filch menuduh Harry yang melakukannya kerana dia mengetahui rahsia Filch sebagai seorang Squib. Walau bagaimanapun, Profesor Dumbledore mengurangkan ketegangan dan memanggil Harry, Ron dan Hermione untuk mengetahui akan hal sebenar. Lockhart mempelawa mereka ke pejabatnya memandangkan pejabatnya yang paling hampir. Profesor Dumbledore, Profesor McGonagall, Profesor Lockhart dan Profesor Snape bersama-sama menyoal siasat tentang apa yang mereka lihat dan ke mana mereka sebelum itu. Mereka cuba menerangkan akan hal yang sebenar tetapi dicurigai sehingga wujud pertelingkahan kecil di antara pengajar.
Pada hari yang lainnya, Hermione menimbulkan pertanyaan di dalam kelas yang paling membosankan, kelas Sejarah Sihir. Dia menanyakan kepada Profesor Binns tentang Bilik Rahsia tetapi banyak kali disanggah akan kewujudannya oleh profesor itu. Dia mengatakan yang bilik itu hanyalah sebuah lagenda dan bukannya fakta. Tetapi, dia tetap menerangkannya setelah banyak kali didesak oleh pelajarnya. Selepas itu, mereka cuba menjejak dari mana punca semua yang telah berlaku termasuklah siapa yang membuka Bilik Rahsia itu, iaitu Pewaris Slytherin.
Mereka ingin untuk mencuba Posyen Polijus, iaitu posyen yang membolehkan kita menyerupai orang lain. Tetapi mereka perlukan kebenaran seorang guru kerana buku yang bertajuk Posyen Paling Mujarab itu terletak di bahagian terlarang perpustakaan. Nasib baik Profesor Lockhart ialah seorang yang jenis boleh diperdaya dan mereka berjaya meminjam buku itu dari perpustakaan. Walau bagaimanapun, mereka memerlukan tempoh sebulan untuk menyiapkannya. Suka atau tidak, mereka terpaksa bersabar untuk mengetahui kebenaran.
Pada hari Sabtu, Harry dan pasukan Quidditch Gryffindor yang lain bersedia untuk bertanding dengan pasukan Slytherin. Malangnya, bola bludger kelihatan hilang kawalan dan mengejar Harry. Harry mampu menamatkan perlawanan tetapi bludger itu tetap mengejarnya dan menyebabkan tulang tangan kiri Harry patah. Yang memburukkan keadaan, Profesor Lockhart dengan sambil lewanya menghilangkan tulang tangannya tanpa membawanya ke hospital terlebih dahulu dan mengakibatkan tulangnya perlu tumbuh semula.
Pada suatu malam di hospital, Harry berjumpa dengan Dobby lagi. Dobby memberitahu yang dia telah menghalang Harry memasuki tembok di stesen dan menghalakan bludger ke arahnya hanya semata-mata ingin Harry pulang ke rumah. Dia juga tanpa sengaja telah mengaitkan bahaya itu dengan bilik rahsia. Tetapi hasrat Dobby tidak berjaya kerana Harry bertekad untuk mencari dalangnya. Kemudian, Harry terdengar yang Colin Creevey pula telah dikakukan.
Setelah Harry keluar dari hospital, dia, Ron dan Hermione sering berkunjung ke tandas yang didiami Myrtle Mengerang untuk menyiapkan Posyen Polijus mereka. Harry memberitahu Ron dan Hermione yang bilik rahsia pernah dibuka sebelum ini. Mereka telah membuat andaian yang bermacam-macam tentang siapa yang membukanya dan raksasa jenis apakah yang tinggal di dalamnya. Ginny yang duduk disebelah Colin menjadi gundah.
Pada suatu Harry, Profesor Lockhart yang dibantu oleh Profesor Snape telah mengadakan Kelab Perang Tanding atas persetujuan Profesor Dumbledore. Sautu ketika, Harry telah disuruh bertanding dengan Draco Malfoy. Draco telah mengeluarkan seekor ular tetapi Harry tidak membalas. Dia bercakap dengan ular sepertimana dia bercakap di zoo tahun lepas. Setelah ular itu telah dihapuskan, Justin Finch-Fletchley memarahi Harry kerana dia percaya yang Harry telah menghalakan ular itu ke arahnya. Kemudian, baru Harry tahu yang dia ialah Parselmouth, orang yang mampu bercakap dengan ular seperti Salazar Slytherin. Hal itu membuatkan orang percaya yang Harry ialah pewaris Slytherin. Tanpa diduga, kebetulan beberapa hari selepas itu, Justin dan Nick yang Hampir Tidak Berkepala juga diserang. Ini menguatkan lagi kepercayaan yang Harry telah menyerang mereka.
Harry dihantar ke pejabat Dumbledore. Di sana dia menemui Topi Pengisih. Dia bertanya kepada topi itu sama ada topi itu meletakkannya di rumah yang betul. Topi itu mengingatkan yang Harry boleh menjadi hebat jika dimasukkan ke Slytherin tetapi Harry menafikannya. Kemudian, Harry menjumpai Fawkes, burung phoenix yang ketika itu sedang lemah dan tiba-tiba, terbakar dengan sendirinya. Profesor Dumbledore bertanya kepada Harry jika dia ingin memberitahu apa-apa tetapi Harry mengatakan tidak.
Pada cuti Krismas, Harry, Ron dan Hermione telah mengambil kesempatan untuk menggunakan Posyen Polijus dan menyelinap masuk ke asrama Slyhterin untuk mengetahui hal yang sebenar. Mereka pergi menyiasat akan hal tersebut walaupun Hermione terkecuali kerana dia mengalami sedikit kesilapan tentang campuran posyennya. Mereka mengetahui yang Malfoy bukan dalang dalam misteri bilik rahsia tetapi mereka mengetahui yang bilik itu pernah dibuka lima puluh tahun dahulu dan seorang telah mati.
Mereka telah terjumpa sebuah diari yang dilempar di dalam tandas Myrtle Mengerang. Diari itu kepunyaan T.M.Riddle dan berusia lima puluh tahun dahulu. Hermione percaya yang ia sama tempoh dengan kejadian kali terakhir bilik rahsia itu dibuka. Mereka cuba untuk membacanya tetapi tiada apa di dalam. Mereka menyihir buku itu tetapi tetap tidak berhasil untuk mengeluarkan sedikit tulisan pun kecuali tarikh yang memang sedia ada.
Lockhart cuba untuk menceriakan suasana sekolah yang suram dengan sambutan Valentine yang meriah. Ginny telah memberikan sesuatu kepada Harry yang agak melucukan.
Pada waktu malam, Harry cuba menulis di dalam diari itu dan diari itu berinteraksi dengan membalas tulisan Harry. T.M.Riddle, atau Tom Riddle yang merupakan tuan buku itu dahulu mengatakan yang dia mengetahui akan kisah yang berlaku di tahunnya, lima puluh tahun dahulu. Dia menunjukkan yang Hagrid bertanggungjawab membuka bilik rahsia dan membuat kecoh lima puluh tahun dahulu dan menyebabkan satu kematian. Hagrid telah dibuang sekolah kerana itu.
Mereka berasa gusar menyalahkan Hagrid yang membuka bilik rahsia walaupun Harry melihat dengan mata kepalanya yang Tom Riddle telah menangkap Hagrid. Kemudian, mereka mendapati diari Riddle telah hilang. Mereka semakin keliru kerana tidak mungkin pelajar lain dapat memasuki asrama itu melainkan pelajar Gryffindor. Sebelum Harry bersama-sama Ron dan Hermione ke gelanggang Quidditch, Harry mendengar lagi bisikan. Hermione yang memahami sesuatu bergegas ke perpustakaan dan meninggalkan Ron dan Harry dalam keadaan terpinga-pinga. Kemudian, setelah Harry dan pasukannya bersedia untuk memulakan perlawanan, Profesor McGonagall memberitahu yang perlawanan dibatalkan kerana serangan baru telah berlaku. Hermione dan seorang pengawas Ravenclaw, Penelope Clearwater yang kini menjadi mangsa.
Peraturan baru telah dikuatkuasakan. Harry dan Ron terpaksa keluar pada malam itu untuk mengetahui hal yang sebenar dari Hagrid. Di rumah Hagrid, Hagrid telah ditahan oleh Menteri Sihir sendiri, Cornelius Fudge. Kemudian, tiba Lucius Malfoy yang membawa surat penggantungan Dari lembaga yang mengarahkan Profesor Dumbledore digantung dari tugasnya sebagai pengetua. Sebelum mereka beredar, Hagrid memberi pembayang yang Harry dan Ron perlu mengikuti arah labah-labah untuk mengetahui perkara sebenar. Harry dan Ron bersama Fang, anjing Hagrid, mengikut arahan Hagrid dan mengikuti arah labah-labah ke dalam hutan. Jauh di dalam hutan, mereka menemui Aragog, seekor Acromantula, labah-labah gergasi yang Hagrid bela sejak lima puluh tahun dahulu. Aragog menjelaskan yang Hagrid tidak bersalah dan dia bukanlah raksasa yang diperkatakan menyerang pelajar.
Kemudian, Harry dan Ron bersama Fang keluar dari hutan itu dengan bantuan kereta sihir keluarga Weasley dan berjaya menyelamatkan diri dari dimakan labah-labah yang terlalu banyak. Mereka kini mengetahui yang Hagrid tidak bersalah, dan seorang pelajar perempuan telah mati diserang di dalam tandas lima puluh tahun dahulu. Mereka mengagak yang Myrtle Mengeranglah mangsanya.
Baru sahaja Profesor McGonagall mengumumkan yang para mangsa yang kaku akan pulih beberapa hari sebelum peperiksaan, mereka mengetahui rahsia raksasa yang menyerang dari secebis kertas yang Hermione pegang ketika diserang. Raksasa itu ialah basilisk, raksasa kacukan ular berbisa dan ayam. Tetapi tidak lama sebelum mereka memberitahu Profesor Lockhart, satu serangan lagi telah berlaku. Ginny Weasley telah diculik oleh pewaris Slytherin dan dikurung dalam bilik rahsia.
Profesor Lockhart cuba mengelak dari menyelamatkan Ginny dengan menerangkan yang segala kejayaan yang ditulis bukan miliknya. Hendak atau tidak, dia terpaksa mengikuti Ron dan Harry memasuki Bilik Rahsia yang terletak jauh di bawah tandas Myrtle Mengerang. Mereka memasuki laluan paip dan terus ke suatu tempat yang terpencil jauh di bawah sekolah. Mereka menemui kulit ular basilisk. Kemudian, sebelum meneruskan perjalanan, Profesor Lockhart cuba untuk menghilangkan ingatan Harry dan Ron kerana mengetahui rahsia. Sihir itu berbalik dan mengena Profesor Lockhart lalu ingatannya terhapus. Harry meneruskan perjalanan sehingga menemui sebuah pintu ke bilik rahsia.
Harry memasuki bilik rahsia itu dengan menggunakan parseltongue untuk membuka pintunya. Dia menemui Ginny Weasley terbaring di dalam bilik itu dan dia menemui Tom Riddle. Tom Riddle menjelaskan yang dialah pewaris Slytherin, iaitu Lord Voldemort. Dia telah mempergunakan Ginny untuk melakukan serangan di sekolah. Tom Riddle menyeru basilisk keluar untuk membunuh Harry tetapi Fawkes menghantar Topi Pengisih sebagai bantuan. Kemudian, Harry dapat menarik pedang kepunyaan Godric Gryffindor untuk membunuh basilisk. Walaupun Harry tercedera kerana sebilah taring beracun basilisk menusuk lengannya, Fawkes mampu memulihkan racun dan kecederaannya. Lantas Harry memusnahkan diari Tom Riddle dengan menusuk taring beracun ke helaian tebal diari itu. Ginny tersedar dan mereka semua terselamat lalu keluar dari bawah tanah sengan bantuan Fawkes.
Harry menemui Profesor Dumbledore dan beliau menerangkan segalanya dari kebolehan Harry yang menyamai Lord Voldemort dan keistimewaannya hingga mampu memperolehi pedang Gryffindor. Kemudian Lucius Malfoy menerjah masuk pejabat Dumbledore dan terbukti Dobby ialah hamba keluarga Malfoy. Tidak hairan Dobby mengetahui bahaya yang akan dihadapi kerana tuannya sendiri yang menyelitkan diari itu ke dalam buku-buku Ginny. Walau bagaimanapun, Dobby terseksa sebagai hamba Malfoy, lalu Harry dalam diam membebaskannya dan menjadi dendam keluarga Malfoy.
