小女孩玛丽父母双亡，她生活在姨夫阴暗神秘的大房子里。随后，玛丽闯进了禁闭已久的花园，与迪肯、柯林等人找到了快乐的源泉。充满魔力的旅程揭开，快乐、爱心，改变了孩子们的人生。
1947 年，玛丽·伦诺克斯被发现被遗弃在英属印度的家中，她的父母死于霍乱，她在印巴分治的混乱中被遗忘。玛丽被送到她叔叔阿奇博尔德·克雷文勋爵位于英国约克郡的米瑟斯韦特庄园。她是一个令人不愉快、不友善的年轻女孩，在印度长大的过程中不得不压抑自己的情绪。
抵达后，她遇到了梅德洛克夫人，她是一位严格而坚定的女士，是克雷文勋爵的管家和仆人。玛丽被指示不要探索房子，并且晚上被限制在她的房间里。在那里，她遇到了玛莎，一个对她的要求感到不安的仆人。
玛丽被允许离开家去探索附近的庄园和树林，并偶然发现了一只流浪狗，她给它起名叫杰迈玛。那天晚上晚些时候，她听到走廊里传来细微的尖叫声和哭声，结果发现了克雷文勋爵卧床不起的儿子科林·克雷文。
第二天，玛丽在克雷文勋爵的书房遇见了他，他告诉她不要惹任何麻烦。玛丽继续探索并跟随杰迈玛进入迷雾中。当她追上杰米玛时，她发现狗的腿被陷阱缠住了。她帮助杰米玛，将她从陷阱中解救出来，但狗却逃跑了。玛丽跟随并爬上一堵墙，掉进了秘密花园。
然后玛丽在知更鸟的带领下来到花园内的一座石像，石像上有花园的钥匙。当梅德洛克夫人呼唤她时，她离开了花园。回到庄园后，玛丽再次见到科林，科林谈到他有驼背并且无法行走。她告诉他庄园里的花园，但科林不感兴趣。后来她四处窥探，发现一个房间里挂着玛丽母亲和格蕾丝·克雷文的照片，她抓起一件纪念品，一条珍珠项链。
第二天，玛丽回到花园找到迪肯，迪肯主动提出帮助治愈杰米玛。然后，玛丽第一次把坐在轮椅上的科林带到了同一个房间，里面放着他母亲的照片和衣服。玛丽和迪肯都制定了一个计划，将科林带到花园，希望能够治愈他的僵硬症状，但回来后，梅德洛克夫人质问玛丽偷了珍珠项链，她受到了报名参加寄宿学校的惩罚。后来，玛丽被锁在自己的房间里，在木马上发现了她母亲和姨妈之间的信件。她说服科林读信，三人继续在花园里读信。
心情沮丧、心烦意乱的克雷文勋爵在点燃蜡烛时点燃了桌子。第二天早上，玛丽、迪肯和科林在花园里，看到房子里冒出黑烟。科林说服玛丽和迪肯跑去查看。玛丽进入着火的房子，发现克雷文勋爵正在火中疯狂地寻找他的儿子。她徒劳地试图说服他逃跑，因为他的儿子在外面很安全，但他拒绝了，直到消防队到达时，他妻子的鬼魂引导他们安全离开。焦急的克雷文勋爵和梅德洛克夫人与玛丽和迪肯一起前往秘密花园的科林。当他们重新建立关系时，克雷文勋爵敬畏地看着儿子的行动力。
影片以克雷文勋爵重建庄园、玛丽、迪肯和科林在秘密花园里玩耍而结束。