Corría el año 1944, en plena posguerra española. Ofelia (Ivana Baquero) y su madre, Carmen (Ariadna Gil), quien se encontraba embarazada, se mudan a un pequeño pueblo donde el nuevo esposo de Carmen, Vidal (Sergi López), un cruel capitán del ejército franquista, ha sido destinado. La niña no siente ningún afecto hacia él. La misión de Vidal es acabar con los últimos miembros de la resistencia republicana que se esconden en las montañas de la zona. En ese lugar residen Mercedes (Maribel Verdú), la ama de llaves, y el médico (Álex Angulo), quien se encarga de la delicada 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 revela algo sorprendente: ella es en realidad una princesa, la última de su linaje, y su gente la ha estado esperando durante mucho tiempo. Para poder regresar a su mágico reino, la niña deberá enfrentar tres pruebas.