Coraline Jones yang berusia 11 tahun pindah bersama kedua orang tuanya, Charlie dan Mel, dari Pontiac ke apartemen Pink Palace, sebuah rumah tua bergaya Victoria di Ashland. Saat menjelajah, ia bertemu seekor kucing hitam misterius dan Wyborn 'Wybie' Lovat, cucu pemilik rumah, yang memberinya boneka mirip dirinya.

Karena orang tuanya sibuk bekerja, Coraline menghabiskan waktu dengan menjelajahi rumah dan menemukan sebuah pintu kecil di ruang tamu yang awalnya tertutup tembok bata.

Malam harinya, pintu itu terbuka dan berubah menjadi lorong menuju dunia lain. Di sana, ia bertemu versi 'lain' dari orang tuanya, dengan mata kancing, yang memperlakukannya dengan sangat perhatian dan menyajikan makanan lezat.

Namun saat kembali ke dunia nyata, Wybie menceritakan bahwa bibinya dulu menghilang secara misterius saat kecil. Coraline juga bertemu tetangganya, Sergei Alexander Bobinsky, pria eksentrik dengan sirkus tikus, serta dua mantan aktris burlesque, April Spink dan Miriam Forcible, yang memperingatkannya tentang bahaya dari dunia lain tersebut.

Coraline terus kembali ke dunia itu dan bertemu versi Wybie yang bisu. Seekor kucing yang bisa berbicara dan berpindah dunia juga memperingatkannya bahwa tempat itu tidak seindah kelihatannya.

'Other Mother' kemudian menawarkan Coraline untuk tinggal selamanya di dunia tersebut, dengan syarat matanya harus dijahit kancing. Ketakutan, Coraline berusaha kabur, namun justru terjebak. Saat mencoba melarikan diri melalui pintu, ia ditangkap dan dikurung oleh Other Mother di ruangan gelap di balik cermin.