Após mudar do Michigan para um casarão numa região deserta, a pequena Coraline se sente bastante entediada. No local moram, além de sua família, duas atrizes de teatro aposentadas, as senhoras Spink e Forcible, e seus cachorros, um domador de ratos de circo, o Sr. Bobinski, e a dona da casa, com seu neto, Wybie. Com seus pais trabalhando o tempo todo num almanaque de botânica que estão produzindo, a menina acaba ficando sem ter muito que fazer e decide explorar a casa.

Quando Wybie dá para ela uma boneca exatamente igual a ela, a garota já percebe que existe algo de estranho no local. Com as chuvas e sem poder brincar na lama, Coraline tem que ficar dentro da casa e acaba descobrindo uma pequena porta trancada dentro da sala de estar. Ao conseguir atravessar a porta, ela vai parar num mundo paralelo, muito melhor do que o mundo real. A casa onde chega é a mesma onde mora, mas tudo parece mais feliz. Lá, Coraline encontra sua Outra Mãe e seu Outro Pai, que, além de mais legais que os verdadeiros, têm olhos de botões.

Feliz com o lugar que acaba de descobrir, a garota tenta contar a novidade a todos, mas ninguém acredita nela. Mesmo assim, ela quer voltar sempre para este outro mundo, mesmo que os ratos do Sr. Bobinski e o gato de Wybie a aconselhem a não fazer isso. Aos poucos, Coraline descobre que este local não é tão bom assim e que sua Outra Mãe tem planos terríveis para ela. Porém, quando isto acontece, é tarde demais e ela não consegue mais voltar para casa.

Baseada num livro infantil de Neil Gaiman, a animação Coraline e o Mundo Secreto será exibida em cinemas normais e em terceira dimensão. A direção é de Henry Selick, o mesmo de James e o Pêssego Gigante e O Estranho Mundo de Jack. Na versão original, a voz da protagonista é de Dakota Fanning e de sua mãe é de Teri Hatcher.