Harry Potter frequenta il secondo anno della Scuola di Magia e Stregoneria di Hogwarts. Viene visitato da un elfo domestico di nome Dobby che lo avverte di non tornare a Hogwarts. Harry ignora l'avvertimento e torna. È ancora famoso, anche se non piace a Piton, Malfoy e al resto dei Serpeverde. Ma poi iniziano ad accadere cose strane. Le persone si pietrificano e nessuno sa cosa stia succedendo. Harry continua a sentire una voce... una voce che sembra provenire dall'interno delle mura. Gli viene raccontata la storia della Camera dei Segreti. Si dice che solo il vero discendente di Salazar Serpeverde sarà in grado di aprirla. Harry, si scopre, è un Parselingua. Ciò significa che è in grado di parlare e comprendere i serpenti. Tutti pensano che sia stato lui ad aprire la Camera dei Segreti perché è per questo che i Serpeverde erano famosi.
Harry Potter e la Camera dei Segreti è stato distribuito nel Regno Unito e negli Stati Uniti il 15 novembre 2002 da Warner Bros. Pictures. Il film è stato apprezzato per la sua trama più cupa, per le ambientazioni e per la storia adatta a un pubblico giovane ed è stato un successo di critica e commerciale, incassando 879 milioni di dollari in tutto il mondo e diventando il secondo film di maggior incasso del 2002. Il film è stato nominato per molti premi, tra cui il BAFTA Award per la migliore scenografia, il miglior sonoro e i migliori effetti speciali visivi. Il film è stato seguito da Harry Potter e il prigioniero di Azkaban (2004).
Trascorrendo l'estate con i Dursley, Harry Potter incontra Dobby, un elfo domestico che lo avverte che è pericoloso tornare a Hogwarts. Dobby sabota un'importante cena per i Dursley, che rinchiudono Harry per impedirgli di tornare a Hogwarts. Ron Weasley, amico di Harry, e i suoi fratelli Fred e George lo salvano con l'auto volante del padre.
A Diagon Alley, Harry, i Weasley e Hermione Granger notano la firma di un libro da parte di Gilderoy Lockhart, il nuovo insegnante di Difesa contro le Arti Oscure di Hogwarts. Lì Harry vede il padre di Draco Malfoy, Lucius, infilare un libro nel calderone di Ginny Weasley. Dopo il blocco dell'accesso al binario nove e tre quarti della stazione ferroviaria di King's Cross, Harry e Ron prendono l'auto per Hogwarts. Lì, si schiantano contro il Salice Bisestile, rompendo la bacchetta di Ron, e ricevono una punizione.
In punizione, Harry sente una strana voce e più tardi trova la gatta del custode Argus Filch, la signora Norris, pietrificata accanto a un messaggio scritto col sangue: "La Camera dei Segreti è stata aperta, nemici dell'erede... attenzione". Uno dei fondatori di Hogwarts, Salazar Serpeverde, avrebbe costruito una Camera segreta contenente un mostro che solo il suo erede può controllare, in grado di epurare la scuola dagli studenti di origine babbana. Per risolvere questo mistero, Harry, Ron ed Hermione progettano di interrogare Malfoy, utilizzando una pozione polisucco che preparano in un bagno infestato da un fantasma, Mirtilla Smorfiosa.
Durante una partita di Quidditch, Harry si rompe un braccio a causa di un bludger. Dobby lo va a trovare in infermeria e gli rivela di aver chiuso la barriera della Piattaforma Nove e Tre Quarti e di aver fatto in modo che il Bludger inseguisse Harry per costringerlo a lasciare la scuola. Rivela anche che la Camera è stata aperta in passato. Quando Harry comunica con un serpente, la scuola crede che sia lui l'erede. Travestiti da due amici di Malfoy, Harry e Ron scoprono che non è lui l'erede, ma che una ragazza di origine babbana è morta l'ultima volta che la Camera è stata aperta. Harry trova un diario incantato di proprietà dell'ex studente Tom Riddle, che aveva aperto la Camera e incolpato Rubeus Hagrid, causandone l'espulsione. Quando il diario viene rubato e Hermione rimane pietrificata, Harry e Ron interrogano Hagrid. Il Professor Silente, il Ministro della Magia Cornelius Caramell e Lucius arrivano per portare Hagrid ad Azkaban, ma lui dice discretamente ai ragazzi di "seguire i ragni". Nella Foresta Proibita, Harry e Ron incontrano il ragno gigante di Hagrid, Aragog, che rivela l'innocenza di Hagrid.
La pagina di un libro in mano a Hermione identifica il mostro come un basilisco, un serpente gigante che uccide le persone che hanno un contatto visivo diretto con lui; le vittime pietrificate lo hanno visto solo indirettamente. Il personale della scuola viene a sapere che Ginny è stata portata nella Camera e nomina Lockhart per salvarla. Harry e Ron trovano Lockhart che si sta preparando a fuggire, smascherandolo come un impostore. Deducendo che Mirtilla era la ragazza babbana uccisa dal basilisco, trovano l'ingresso della Camera nel bagno che lei frequenta. Una volta entrati, Lockhart cerca di fermare Harry e Ron usando un incantesimo di memoria. Tuttavia, poiché si è impossessato della bacchetta rotta di Ron, l'incantesimo si ritorce contro, cancellando la memoria di Lockhart e causando un crollo che separa Harry da Ron e Lockhart.
Harry entra nella Camera da solo e trova Ginny svenuta, sorvegliata da Riddle. Riddle si rivela essere l'erede di Serpeverde e il giovane Voldemort. Ha usato il diario per manipolare Ginny affinché riaprisse la Camera. Dopo che Harry esprime la sua lealtà a Silente, la fenice Fawkes, animale domestico di quest'ultimo, arriva con il Cappello di Smistamento, inducendo Riddle a evocare il basilisco. Fawkes acceca il basilisco e il Cappello di Smistamento produce la Spada di Grifondoro, con la quale Harry combatte il basilisco. Dopo una lotta, lo uccide ma viene avvelenato da una delle sue zanne.
Nonostante la ferita, Harry trafigge il diario con la zanna di basilisco, distruggendo Riddle e riportando in vita Ginny. Le lacrime di Fawkes guariscono Harry, che torna a Hogwarts con i suoi amici e un Lockhart sconcertato, guadagnandosi le lodi di Silente e il rilascio di Hagrid. Harry accusa Lucius, il maestro di Dobby, di aver messo il diario nel calderone di Ginny e lo inganna per liberare Dobby. Le vittime del basilisco vengono guarite, Hermione si riunisce con Harry e Ron e Hagrid viene rilasciato da Azkaban.