Гарри, Рон и Гермиона подозревают, что к нападениям причастен Драко Малфой, против которого очень много улик. Однако прямо спросить его не имеет смысла, а рассказать он может только своим туповатым телохранителям — Винсенту Крэббу и Грегори Гойлу. В заброшенном туалете для девочек, около которого и была найдена Миссис Норрис, Гермиона варит Оборотное зелье, которое может позволить превратиться на час в любого человека. Гарри и Рон пользуются этим зельем, превращаясь в Крэбба и Гойла, но не узнают от Малфоя ничего нового. Он лишь проговаривается, что 50 лет назад трагедия с нападениями на школьников повторилась. Позже Гарри и Рон находят в затопленном женском туалете, где обитает призрак девочки, известной как Плакса Миртл, странный дневник с пустыми страницами и надписью «Т. Реддл». Рон вспоминает, что видел это имя на одной из школьных наград «За особые заслуги», и оба приступают к расследованию. Гарри после долгих попыток узнаёт правду: 50 лет назад была убита девочка, и Том Реддл, который тогда учился в школе, требовал от Рубеуса Хагрида, будущего лесничего Хогвартса, сознаться в преступлении. По всей видимости, за это Хагрид и был исключён.
Но это не самый страшный удар. Следующими жертвами становятся староста Рэйвенкло и Гермиона Грейнджер, что приводит к серьёзной панике в школе и вводу жёстких ограничительных мер. Хотя с Гарри и снимают все обвинения, он и Рон подавлены тем, что их подруга пострадала от нападения чудовища. Вскоре за Хагридом приходят из Министерства магии, уводя того в магическую тюрьму Азкабан, а Альбуса Дамблдора отстраняют от работы. Хагрид мимолётом советует Гарри и Рону «следовать за пауками», которых друзья видели не раз в коридоре около туалета. Несмотря на природный страх Рона перед пауками, Гарри вместе с ним добирается до Запретного леса, где встречает акромантула по имени Арагог, который когда-то был любимцем Хагрида. Арагог заявляет, что Хагрида обвинили в преступлении, которое тот не совершал никогда, а тварь, которая убила девочку 50 лет назад (её тело нашли в туалете), является страшной для пауков. Несмотря на то, что на них набрасывается вся стая сородичей Арагога, Гарри и Рон сбегают из Леса не без помощи форда Артура Уизли.
Помимо того, что Хагрид непричастен к преступлениям, Гарри и Рон осознают, что погибшей была Плакса Миртл. Попутно они приходят в больничное крыло, где обнаруживают в руке Гермионы страницу из библиотечной книги, на которой явно указано, что чудищем из Тайной комнаты является василиск, убивающий взглядом. Однако Рон и Гарри догадываются, что случайные обстоятельства отправили жертв в оцепенение, но не позволили им погибнуть. В самый ответственный момент случается ещё одна беда: чудище похищает Джинни Уизли, и школа находится под угрозой закрытия. Профессора направляют официально Локхарта в комнату для спасения Джинни Уизли, однако к нему присоединяются тайно Гарри и Рон, которые узнают, что Локхарт — обманщик, приписавший подвиги других людей себе и стёрший им память. Открыв дорогу в Тайную комнату не без подсказок Миртл, все трое попадают в подземелья. Локхарт пытается стереть им память, поскольку Гарри и Рон слишком много знают, однако делает это палочкой Рона Уизли, которая сломана настолько, что все заклятия выполняет задом наперёд, и в итоге Локхарту самому отшибает память, а часть подземелья обрушивается.
Гарри отправляется в одиночку на схватку с чудовищем и встречается с Томом Реддлом, представленным как «воспоминание» со страниц дневника. Реддл, который в воспоминаниях называл себя «полукровкой», признаётся, что он и есть Лорд Волан-де-Морт, и именно он подстроил все нападения на учеников руками Джинни Уизли, которая писала в дневнике и получала оттуда указания. Реддл вызывает василиска, а на помощь Гарри спешит Фоукс, который доставляет Распределяющую шляпу и выклёвывает василиску глаза, хотя тот со своими острыми клыками ещё опасен. В критический момент в шляпе появляется большой меч, которым Гарри убивает василиска, но сам получает опасное ранение от клыка: и здесь Гарри спасает Фоукс, чьи слёзы залечивают рану. Клыком василиска Гарри уничтожает дневник и побеждает Волан-де-Морта. В этот же момент в себя приходит Джинни, целая и невредимая.