この世には無数のパラレルワールドが存在する。その中の一つに動物の姿をした守護霊“ダイモン”を連れて人々が暮らしている世界があった。幼い頃に両親を亡くしたライラ（ダコタ・ブルー・リチャーズ）は、オックスフォード大学のジョーダン学寮で育てられていた。唯一の身内である叔父のアスリエル卿（ダニエル・クレイグ）は探検家であり、滅多に顔を合わせる機会がない。ライラはパンタダイモンと共に、親友ロジャーと遊び回る日々を過ごしていた。街では、子供たちが連続して誘拐される事件が頻繁に起こり、それは誘拐団ゴブラーによる犯行と噂されていた。ある日、上流社会で絶大な権力を持つコールター夫人（ニコール・キッドマン）がライラを引き取りたいと申し出る。その旅立ちの日、学寮長がライラに渡したのは黄金の羅針盤だった。そして、ロジャーが姿を消す…。新たな生活を始めるライラだが、コールター夫人の書斎で見つけたのは子供たちの誘拐リストであり、そこにはロジャーの名前もあった。実はコールター夫人こそが、ゴブラーの首謀者だったのだ。ロジャーを救いたいと願った時、羅針盤が動きだしてライラの中で何かが目覚める。ライラこそ、この世界の謎を解くことができる【運命の子】だったのだ。鎧熊族の王であるイオレクや魔女族の女王セラフィナ（エヴァ・グリーン）の力を借りて、ライラは誘拐された子供たちを集めた北国の収容所へとたどりつく。そこでは、子供たちのダイモンを集めての研究が進められていた。ダイモンこそが、この世界の謎を解くためのもうひとつの手がかりだったのだ。コールター夫人が支配する収容所を破壊するライラ。そしてライラは、コールター夫人が自分の母であるという衝撃の事実を知る。ライラの冒険は、まだ始まったばかりだった……。