Mortimer "Mo" Folchart (Brendan Fraser) y su hija de 12 años, Meggie (Eliza Hope Bennett), comparten su pasión por los libros. También comparten un don, ellos pueden hacer aparecer en la vida real a los personajes de los libros que están leyendo; si los leen en voz alta. Pero un peligro acecha: por cada personaje de fantasía que llega al mundo real, una persona real desaparece en el mundo de fantasía. En una de sus visitas a una vieja librería, Mo escucha voces que no había oído en años, y cuando reconoce de qué libro vienen, siente un escalofrío que corre por su espalda. El libro se llama Corazón de Tinta, un libro lleno de ilustraciones de castillos medievales y extrañas criaturas que ha estado buscando desde que su hija Meggie tenía tres años, cuando su madre, Resa (Sienna Guillory), desapareció en ese místico mundo. Pero el plan de Mo de usar el libro para hallar y rescatar a Resa se ve en peligro cuando Capricorn (Andy Serkis), el villano de Corazón de Tinta, secuestra a Meggie y le exige a Mo que de vida a otros malvados personajes de ficción. Decidido a rescatar a su hija y a enviar a todos los personajes de ficción adonde pertenecen, Mo reúne un dispar grupo de aliados –reales y mágicos– y se embarca en un peligroso viaje para poner las cosas en su lugar.