Año 1944, posguerra española. Ofelia (Ivana Baquero) y su madre, Carmen (Ariadna Gil), que está embarazada, se trasladan a un pequeño pueblo al que ha sido destinado el nuevo marido de Carmen, Vidal (Sergi López), un cruel capitán del ejército franquista por el que la niña no siente ningún afecto. La misión de Vidal es acabar con los últimos miembros de la resistencia republicana que permanecen escondidos en los montes de la zona. En la zona viven Mercedes (Maribel Verdú), el ama de llaves, y el médico (Álex Angulo) que se hace cargo del delicado estado de salud de Carmen. Una noche, Ofelia descubre las ruinas de un laberinto, y allí se encuentra con un fauno (Doug Jones), una extraña criatura que le hace una sorprendente revelación: ella es en realidad una princesa, la última de su estirpe, y los suyos la esperan desde hace mucho tiempo. Para poder regresar a su mágico reino, la niña deberá enfrentarse a tres pruebas.