Abertura: A Menina e a Guerra
O filme começa com uma narração que apresenta a Espanha de 1944, ainda abalada pela Guerra Civil, agora sob o domínio do regime fascista do general Francisco Franco. Conhecemos Ofelia (Ivana Baquero), uma menina sonhadora que viaja com a mãe grávida, Carmen (Ariadna Gil), até um posto militar no campo. Sua mãe se casou novamente com o cruel Capitão Vidal (Sergi López), um homem obcecado por disciplina, autoridade e pela chegada de seu filho, que Carmen carrega no ventre.
Na viagem, Ofelia encontra uma estranha criatura que ela acredita ser um fada, reforçando sua ligação com o mundo da fantasia e sua tendência de escapar da dura realidade ao redor.
Chegada ao Moinho e o Mundo de Vidal
A família chega ao quartel de Vidal, localizado em um moinho isolado, cercado por florestas. Lá, soldados do exército fascista perseguem rebeldes que ainda resistem escondidos nas montanhas. O ambiente é opressivo, e Ofelia rapidamente percebe a frieza e brutalidade de Vidal, que se importa apenas com a guerra e com a continuidade de seu nome através do filho que vai nascer.
Ofelia conhece também Mercedes (Maribel Verdú), a governanta da casa, e o Dr. Ferreiro (Álex Angulo), médico responsável por cuidar de Carmen. Mercedes, apesar de aparentar submissão, na verdade colabora secretamente com os guerrilheiros que enfrentam o regime.
O Labirinto e o Fauno
Explorando os arredores, Ofelia descobre um antigo labirinto de pedra próximo ao moinho. À noite, ela é guiada por fadas até o interior do labirinto, onde encontra o enigmático Fauno (Doug Jones). Ele revela a Ofelia que ela é a reencarnação da Princesa Moanna, filha do Rei do Mundo Subterrâneo, e que para retornar ao seu verdadeiro lar precisará cumprir três provas antes da lua cheia.
Ofelia aceita a missão, vendo no Fauno uma chance de escapar da dura realidade em que vive.
A Primeira Prova: O Sapo
A primeira missão de Ofelia é enfrentar um enorme sapo que vive sob a raiz de uma árvore antiga e que está matando-a lentamente. A garota entra sozinha no interior lamacento e consegue enganar o animal, que acaba se destruindo. Como recompensa, Ofelia obtém uma chave mágica que será necessária para os próximos desafios.
O Avanço da Guerra e o Sofrimento de Carmen
Enquanto isso, o clima no moinho se torna cada vez mais pesado. Carmen está muito debilitada pela gravidez e sofre com os métodos frios do marido, que só se preocupa com o futuro herdeiro. O Capitão Vidal mostra sua crueldade sem limites, torturando e executando prisioneiros sem qualquer remorso.
Mercedes continua auxiliando os rebeldes secretamente, levando informações e mantimentos, correndo grande risco de ser descoberta.
A Segunda Prova: O Homem Pálido
Na segunda prova, Ofelia deve usar a chave mágica para abrir uma porta em um salão subterrâneo e recuperar uma adaga. Porém, há uma regra clara: não deve comer nada da mesa farta do salão. Nesse local vive o monstruoso Homem Pálido, uma criatura pálida, de aspecto cadavérico, que mantém seus olhos nas palmas das mãos.
Ofelia pega a adaga, mas, atraída pela fome, come duas uvas da mesa. O Homem Pálido desperta e devora duas fadas antes de persegui-la. A menina consegue escapar por pouco, mas o Fauno fica furioso por ela não ter seguido as instruções.
A Queda de Carmen e o Nascimento do Bebê
O estado de saúde de Carmen piora gravemente. Apesar dos esforços do Dr. Ferreiro, ela morre durante o parto, deixando apenas o bebê vivo. Para Vidal, a perda da esposa não importa tanto, desde que o filho esteja a salvo. Para Ofelia, no entanto, é uma tragédia devastadora, reforçando sua solidão e a necessidade de se apegar ao mundo fantástico.
A Traição Descoberta
O Capitão Vidal descobre que Mercedes e o médico o estavam traindo. Ele mata o Dr. Ferreiro e tenta capturar Mercedes, mas ela consegue escapar após feri-lo com uma faca, fugindo para junto dos guerrilheiros.
A Terceira Prova: O Sacrifício
O Fauno dá a Ofelia sua última missão: levar o recém-nascido até o labirinto. Vidal, percebendo a fuga da menina, a segue. Dentro do labirinto, o Fauno pede que Ofelia derrame uma gota de sangue inocente para abrir o portal para o mundo subterrâneo. A menina recusa, pois não aceita ferir o irmão bebê.
Nesse momento, Vidal chega, toma o bebê à força e mata Ofelia com um tiro. Quando sai do labirinto, encontra os guerrilheiros que cercam o moinho. Entre eles está Mercedes. Sabendo que não há escapatória, Vidal entrega o bebê, mas exige que o filho saiba quem foi seu pai. Mercedes responde que a criança nunca saberá quem ele foi, selando sua derrota. Em seguida, Vidal é executado.
O Destino de Ofelia
Enquanto seu corpo sangra no mundo real, Ofelia imagina estar no trono dourado do Mundo Subterrâneo, recebida por seu pai e sua mãe como a verdadeira Princesa Moanna, que conseguiu retornar porque se sacrificou por amor e inocência.
O filme termina de forma ambígua, deixando em aberto se tudo aquilo foi imaginação de Ofelia ou se de fato havia um mundo mágico além da guerra brutal.
