Coraline Jones et ses parents aimants emménagent dans une vieille maison qui a été divisée en appartements. Les autres locataires comprennent Miss Spink et Miss Forcible, deux femmes âgées retraitées de la scène et M. Bobo, initialement appelé « le vieil homme fou à l’étage », qui prétend entraîner un cirque de souris. L’appartement à côté de celui de Coraline est inoccupé, et une petite porte qui les relie se révèle être maçonnée lorsqu’elle est ouverte.

Coraline va rendre visite à ses nouveaux voisins. M. Bobo lui transmet un message de ses souris :  » Ne passez pas la porte. »Coraline prend également le thé avec Miss Spink et Miss Forcible, et Miss Spink espionne le danger dans l’avenir de Coraline après avoir lu ses feuilles de thé.

Malgré ces avertissements, Coraline décide de déverrouiller la porte lorsqu’elle est seule à la maison. Cette fois, elle trouve que le mur de briques derrière la porte a disparu. À sa place se trouve un long couloir qui mène à un appartement identique au sien, sauf habité par « l’Autre Mère » et « l’Autre Père », qui ont des boutons noirs pour les yeux. L’autre mère est notamment plus grande et plus mince que sa vraie mère. Ses cheveux noirs semblent bouger d’eux-mêmes, sa peau est blanche comme du papier et ses ongles sont longs et rouges. Coraline trouve « l’Autre Monde » plus intéressant que le sien; l’Autre Mère cuisine de la nourriture qu’elle apprécie réellement, ses deux Autres Parents lui prêtent plus d’attention, sa boîte à jouets est remplie de jouets animés qui peuvent bouger et voler, l’Autre Miss Spink et Miss Forcible effectuent un numéro sans fin dans leur appartement, et l’Autre M. Bobo effectue un cirque de souris. Elle découvre même que le chat noir sauvage qui erre dans la maison dans le monde réel peut parler. Le chat s’identifie comme le même chat qui vit dans le monde réel et possède la capacité de voyager à travers les interstices entre les deux mondes. Bien qu’intentionnellement grossière et inutile pour la plus grande partie de la conversation, elle la loue brièvement d’avoir apporté une « protection », puis disparaît.

Après que Coraline est revenue à la copie de son appartement, l’Autre Mère offre à Coraline la possibilité de rester dans l’Autre Monde pour toujours, mais pour ce faire, Coraline doit permettre à des boutons d’être cousus dans ses yeux. Coraline est horrifiée et rentre par la porte de chez elle. De retour dans son appartement, Coraline découvre que ses vrais parents ont disparu. Ils ne reviennent pas le lendemain, et le chat noir la réveille et l’emmène dans un miroir de son couloir, à travers lequel elle peut voir ses parents piégés. Ils lui font signe en écrivant « Aidez-nous » sur le verre, d’où Coraline déduit que l’Autre Mère les a enlevés. Elle appelle d’abord la police, mais ils ne la croient pas. Alors Coraline, bien que effrayée de revenir, retourne dans l’Autre Monde pour affronter l’Autre Mère et sauver ses parents. Dans le jardin, Coraline est incitée par le chat à défier l’Autre Mère, car « son genre de chose aime les jeux et les défis. »L’Autre Mère tente de convaincre Coraline de rester, mais Coraline refuse et est enfermée dans un petit espace derrière un miroir en guise de punition.

Dans le petit placard sombre, elle rencontre trois enfants fantômes. Chacun avait dans le passé laissé l’Autre Mère, qu’ils appellent archaïquement le « beldam », coudre des boutons sur leurs yeux. Ils racontent à Coraline comment l’Autre Mère a fini par s’ennuyer d’eux, les laissant mourir et les jeter de côté, mais ils sont piégés là parce qu’elle a gardé leur âme. Si leurs âmes peuvent être sauvées de l’Autre Mère, alors les fantômes peuvent passer. Les enfants fantômes implorent Coraline de s’échapper et d’éviter leur sort.

Après que l’Autre Mère a libéré Coraline du miroir, Coraline propose un jeu: si elle peut trouver les âmes des enfants fantômes et ses parents, alors elle, ses parents et les enfants fantômes peuvent partir libres. Si elle perd, Coraline laissera l’Autre mère coudre les boutons dans ses yeux et deviendra une fille aimante pour elle. L’autre Mère accepte et jure sur la tombe de sa mère. Coraline exige que l’Autre Mère jure sur autre chose et elle jure sur sa main droite.

Coraline cherche dans l’Autre Monde et surmonte les obstacles de l’Autre Mère en utilisant son intelligence et la pierre chanceuse de Miss Spink (la protection à laquelle le chat faisait référence) pour trouver les âmes marbrées des enfants fantômes. Elle en déduit également que ses parents sont emprisonnés dans une boule à neige sur la cheminée. Les enfants fantômes la préviennent que même si Coraline gagne, l’Autre Mère ne la laissera pas partir, alors Coraline trompe l’Autre Mère en lui annonçant qu’elle sait où ses parents sont cachés: dans le passage entre les mondes. L’Autre Mère ne peut résister à jubiler en ouvrant la porte pour montrer à Coraline que ses parents ne sont pas là. Lorsque l’Autre Mère ouvre la porte, Coraline jette le chat sur l’Autre Mère, attrape la boule à neige et s’échappe dans le monde réel avec la clé, et le chat suit rapidement. En s’échappant, Coraline force la porte fermée de la main de l’Autre mère. De retour chez elle, Coraline s’endort sur une chaise. Elle est réveillée par ses parents qui n’ont aucun souvenir des événements.

Cette nuit-là, Coraline fait un rêve dans lequel elle rencontre les trois enfants lors d’un pique-nique. Les enfants sont vêtus de vêtements de différentes époques et l’un semble avoir des ailes. Ils la préviennent que sa tâche n’est toujours pas terminée: l’Autre Mère tentera de la récupérer et tentera d’obtenir la clé pour ouvrir la porte entre les mondes. Coraline se rend au vieux puits dans les bois pour se débarrasser de la clé. Elle fait semblant de pique-niquer, avec la couverture de pique-nique posée sur l’entrée du puits. La main coupée de l’autre mère tente de saisir la clé, mais marche sur la couverture et tombe dans le puits. Coraline retourne à la maison, saluant ses voisins (qui ont finalement bien compris son nom), et se prépare pour l’école le lendemain.