Mortimer "Mo" Folchart (Brendan Fraser) y su hija Meggie de 12 años de edad (Eliza Hope Bennett), comparten la pasión por la literatura. Tienen también un talento único para hacer que los personajes de los libros cobren vida con sólo leer en voz alta. Pero existe un peligro: por cada personaje de un libro que traen a la vida, una persona real debe desaparecer entre las páginas.

En una de sus visitas a una librería de libros de segunda mano, Mo escucha voces que no había escuchado durante mucho tiempo y cuando localiza el libro de dónde provienen, un escalofrío le recorre el cuerpo por toda la columna vertebral. Es Corazón de tinta, un libro cubierto de ilustraciones de castillos medievales y de extrañas criaturas. Un libro que ha estado buscando desde que Meggie tenía tres años, cuando Resa (Sienna Guillory), su madre, desapareció en ese mundo místico.

Sin embargo, el plan de Mo de utilizar el libro para encontrar y rescatar a Resa se ve ensombrecido cuando Capricornio (Andy Serkis), el malvado villano de Corazón de tinta, secuestra a Meggie y le exige a Mo que haga que cobren vida otros personajes de la ficción. Determinado a rescatar a su hija y a enviar a los personajes de la ficción de nuevo al lugar al que pertenecen, Mo organiza un grupo de aliados sin igual, tanto reales, como imaginarios, y se embarca en un viaje osado y peligroso para poner las cosas en orden.

Basada en el primer libro de la trilogía de Cornelia Funke.