Neste livro, Zafón constrói um suspense envolvente em que Barcelona é a cidade-personagem, por onde o estudante de internato Óscar Drai, de 15 anos, passa todo o seu tempo livre, andando pelas ruas e se encantando com a arquitetura de seus casarões.

É um desses antigos casarões aparentemente abandonados que chama a atenção de Óscar, que logo se aventura a entrar na casa. Lá dentro, o jovem se encanta com o som de uma belíssima voz e por um relógio de bolso quebrado e muito antigo. Mas ele se assusta com uma inesperada presença na sala de estar e foge, assustado, levando o relógio. Dias depois, ao retornar à casa para devolver o objeto roubado, conhece Marina, a jovem de olhos cinzentos que o leva a um cemitério, onde uma mulher coberta por um manto negro visita uma sepultura sem nome, sempre à mesma data, à mesma hora.

Os dois passam então a tentar desvendar o mistério que ronda a mulher do cemitério, passando por palacetes e estufas abandonadas, lutando contra manequins vivos e se defrontando com o mesmo símbolo – uma mariposa negra – diversas vezes, nas mais aventurosas situações por entre os cantos remotos de Barcelona. Tudo isso pelos olhos de Óscar, o menino solitário que se apaixona por Marina e tudo o que a envolve, passando a conviver dia e noite com a falta de eletricidade do casarão, o amigável e doente pai da garota, Germán, o gato Kafka, e a coleção de pinturas espectrais da sala de retratos.

Há dez anos, numa noite de inverno, os irmãos Kate, Michael e Emma foram tirados de suas camas às pressas, perseguidos por criaturas estranhas e levados para longe de seus pais, os quais nunca mais viram. Desde então, os três passaram todo esse tempo vivendo em vários orfanatos sem saber o que de fato aconteceu naquela noite.

Kate, a mais velha, é a única que tem lembranças dos pais, a quem jurou proteger seus irmãos a todo custo até que a família estivesse reunida novamente; Michael, o do meio, adora o mundo dos livros e histórias de magia e é sempre alvo de implicância dos garotos mais velhos; e Emma, a mais nova, é uma verdadeira encrenqueira, mas de grande coração.

Quando chegam a uma mansão abandonada, os irmãos encontram um atlas encantado que os faz viajar no tempo e os leva para uma terra habitada por gigantes, anões, lobos famintos, crianças prisioneiras e uma condessa que é a fonte de todo o Mal. Assim, as crianças que apenas buscavam o paradeiro de seus pais acabam tendo que salvar o mundo.