Отец Акио, мама Юго и их десятилетняя дочка по имени Тихиро переезжают в новый дом, расположенный где-то в глубинке Японии. Перепутав дорогу, которая, как показалось папе Тихиро, должна привести к их новому дому, они заехали в странный лес, дорога в котором закончилась длинным и тёмным туннелем. Пройдя по нему, трое незадачливых путешественников оказались на вокзальной станции, которая выходила на луг, где невдалеке виднелся маленький городок, похожий на заброшенный развлекательный парк, которых много построили в девяностые. На улицах и домах городка не было ни одной живой души, городок спал. Немного пройдясь по парку отец замечает уютный ресторанчик, а войдя в него обнаруживает там столы, ломящиеся от деликатесов и самых различных яств. Отец с матерью решают перекусить, а Тихиро отправляется бродить по городу. Во время прогулки она замечает много странного, например дым из трубы заброшенного здания, а вернувшись Тихиро уже не застаёт своих родителей в их прежнем виде. Сумерки быстро сгущаются и наступает вечер, город наводняют странные тени, появляющиеся отовсюду. Теперь Тихиро нужно будет трудиться непокладая рук, чтобы помочь своим родителям вернуть себе свободу и обратный путь домой.

Тихиро Огино — главная героиня фильма, капризная, ленивая, упрямая десятилетняя девочка, которая считает, что все окружающие должны исполнять любую ее прихоть и сильно обижается если это не происходит. Когда родители Акио и Юго сообщают ей, что им придётся переехать в новый дом, она впадает в ярость и не пытается скрыть свой гнев, всю дорогу она не говорит ни слова, смотря пустым взглядом через окно. С собой Тихиро забирает лишь память о своих друзьях, любимых местах, букет цветов и открытку от одноклассников. Она недовольна переездом и заранее считает свою будущую школу скучной и неинтересной. Тихиро не любит менять свою жизнь, она боится тайн и не любит их разгадывать.

На время работы в бане Юбаба даёт девочке имя Сэн (яп. 千) взамен её собственного Тихиро. Слово «сэн» переводится как «тысяча». Также сэн — одно из возможных прочтений первого иероглифа 千 в имени Тихиро.

С развитием сюжета девочка постепенно меняется, становясь работящей, ответственной и терпеливой. Изменяется также и её отношение к окужающему миру. Тихиро находит друга, который знал её в прошлом.

Хаку/ Нигихаями Кохаку Нуси — мальчик, имя которого переводится как «Речное божество». Он мечтал научиться колдовать, поэтому пришёл к Юбабе, и попросил её сделать его своим учеником. Дедушка Камадзи пытался его отговорить, но Хаку твёрдо стоял на своём, со временем стал правой рукой Юбабы. Он стал правой рукой колдуньи (Юбабы), которая принимала в своих купальнях духов и божеств со всех концов мира. После встречи с Тихиро, Хаку помогает ей в её начинаниях, но после того, как Тихиро получила работу у Юбабы, он стал резким, строгим и более холодным. Вскоре Хаку понимает, что знакомство с Тихиро постепенно меняет его, напомнило ему о том, каким он был и почему он здесь. Память, которую забрала Юбаба вместе с его именем, возвращается и, он вспоминает, что встречался с Тихиро ранее. Наверно, он изменит своё решение, в котором ошибся в недалёком прошлом, вспомнит своё настоящее имя и сможет вернуться в свой мир, где он должен находиться.

Различия между японской и английской версией
Несколько изменений в аниме сделал Джон Лассетер и другие авторы английского дубляжа.

Изменения включают:

Вставка существенной доли фоновых звуков.
Регулировка транслированного диалога, чтобы совпасть с видимыми движениями губ персонажей.
Увеличение толкования или акцентирования диалога в значимых сценах, например, когда Тихиро добирается до массивного, красного здания, с выходящим через трубы паром, она констатирует: «Это купальня». Подобные вставки по большей части используются, чтобы объяснить точные аспекты японской культуры, которые являются незнакомыми для остальных стран.
Изменения и/или упущения некоторых штрихов японской версии, например, услышав требование Хаку вернуть Сэн и её родителей в мир людей в обмен на на Боо, Юбаба говорит, что она преподнесёт Сэн ещё одно финальное испытание. В оригинальной версии аниме, она вместо этого угрожает порвать Хаку на кусочки, после того, как отправит их обратно.
Новый текст песни, наскоро созданный Джоном Ратзербергером для английской версии песни, спетой Ао-гаэру.
Компеито — сладости, которыми Рин (в английской версии — Лин) кормит угольков в английской версии аниме зовётся конфетти.
Миядзаки собственноручно установил, что Тихиро, в конце фильма не будет помнить ничего, что с ней произошло в мире духов.[9] В английском дубляже были добавлены штрихи, показывающие, что Тихиро вернулась с приключения совсем новым человеком. В начале фильма, пессимистичная точка зрения Тихиро была выражена так:

Акио (отец Тихиро): Посмотри, Тихиро! Там твоя новая школа!
Юго (мать Тихиро): Она выглядит не так плохо.
Тихиро: Это будет ужасно. Мне нравилась моя старая школа.
В конце фильма (по версии английского дубляжа) Тихиро снова спрашивают о её новой школе:

Акио: Новый город и новая школа — это будет ведь немного страшно.
Тихиро: Я думаю, я справлюсь с этим.
Оригинальная версия фильма просто заканчивается просьбой Акио, чтобы Тихиро поспешила в машину.