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요즘 들어 매일 꾸는 악몽 때문에 이마의 상처에 더욱 통증을 느끼는 해리(다니엘 래드클리프)는 친구 론(루퍼트 그린트)과 헤르미온느(엠마 왓슨)와 함께 퀴디치 월드컵에 참가해 악몽에서 벗어날 수 있게 돼 마냥 기쁘다. 그러나 퀴디치 캠프장 근방 하늘에 불길한 기운이 나타난다. 바로 마왕 볼드모트의 상징인 '어둠의 표식'이 나타난 것. 볼드모트가 13년 전에 자취를 감춘 뒤, 감히 모습을 드러내지 못했던 그의 추종자 데스 이터(DEATH EATER)들이 그 표식을 불러낸 것이다. 두려움으로 가득 찬 해리는 안전한 호그와트 마법학교로 돌아가고 싶어한다. 덤블도어 교장(마이클 갬본 경)이라면 자신을 지켜줄 수 있을 것이기에....

그러나 올해는 예년과 상황이 좀 다르다. 덤블도어 교장은 유럽의 세 개 명문 마법학교의 결속을 다지기 위해 그간 중단됐던 호그와트에서 '트리위저드 대회'를 개최키로 했음을 발표한다. 트리위저드 대회는 마법사들 세계에서 가장 흥미진진하고 위험한 마법경연대회. 마법의 최고 명문 3개 학교에서 선발된 챔피언 한 명씩 출전해, 트리위저드 컵을 놓고 목숨을 건 경합을 벌이는 것이다. 호그와트 학생들은 대회 참가를 위해 방문한 우아한 프랑스의 보바통 마법아카데미 여학생들과 강인한 분위기의 불가리아 덤스트랭 학교 남학생들이 연회장을 가득 메우자, 경탄을 금치 못한다.

장내가 정리되고 마법부 직원인 바티 크라우치(로저 로이드 팩)와 덤블도어 교장의 주재 하에 마법의 '불의 잔'이 각 학교 출전자를 선발하는 의식이 열린다. 현란한 불꽃의 축제 속에 불의 잔은 마침내 세 학생의 이름을 호명한다. 덤스트랭 학교의 퀴디치 경기 슈퍼스타인 빅터 크룸(스타니슬라브 이아네브스키)과 보바통 마법아카데미의 플뢰르 델라쿠르(클레멘스 포에시), 그리고 호그와트의 팔방미인이자 최고 인기남 케드릭 디고리(로버트 패틴슨)이 그들. 그러나 세 명의 이름이 다 호명된 후, 뜻밖에도 불의 잔은 또 한 명의 이름을 내뱉는다. 그 이름은 바로 '해리포터'!

그러나 해리는 시합 출전자의 나이 제한인 17세보다 세 살이나 어린 14세. 게다가 불의 잔 속에 자신의 이름을 넣은 적이 없다며 출전 의사가 없음을 밝히지만 불의 잔의 단호한 뜻에 따라, 어쩔 수 없이 출전하게 된다. 이 일로 인해 해리포터에겐 의혹과 시기의 시선이 집중되고, 추문 폭로기사 전문기자 리타 스키터(미란다 리쳐드슨)는 해리에 대한 모함성 기사를 써서 이를 더욱 부채질한다. 해리의 절친한 친구인 론마저도 해리가 유명해지고 싶어서 불의 잔을 조작해 자신의 이름을 호명하게 했다고 믿기 시작한다. 해리를 위험에 처하게 하기 위해 누군가 해리의 이름을 불의 잔에 넣은 것으로 생각한 덤블도어 교장은 신임 '어둠의 마법 방어술' 교수 '매드아이 무디'(브랜든 글리슨)에게 해리포터를 잘 지킬 것을 지시한다.

해리는 트리위저드 대회의 세가지 과제에 대비한 마법 훈련에 돌입한다. 그 과제란 불 뿜는 용 피하기, 거대한 호수 깊이 잠수하기, 살아있는 미로를 빠져 나오기 등. 그러나 그보다 해리에게 더 힘든 숙제는 크리스마스 무도회인 YULL BALL에 함께 참석할 파트너를 구하는 문제다. 해리에겐 용이나 인어, 그라인딜로우와 싸우는 편이 사랑스러운 여학생 초 챙(케이티 렁)에게 크리스마스 무도회의 파트너가 돼달라고 부탁하는 것보다 훨씬 쉬운 일이다. 한편 론은 헤르미온느에 대한 자신의 감정이 예전과 다르다는 걸 미처 깨닫지 못하고...

그러던 중 호그와트 교정에서 누군가 살해되면서 상황은 급변한다. 볼드모트의 악몽으로 두려움에 휩싸인 해리는 덤블도어를 찾아가지만 그 역시도 뚜렷한 해답을 제시하지 못한다. 경기가 진행되고, 해리와 다른 출전자들이 마지막 과제를 풀기 위해 안간힘을 쓰고 있을 때 무언가가 계속 이들을 주시한다. 승리가 목전에 다가온 그 순간, 이제까지의 모든 진실이 밝혀지고 해리포터에게는 진정한 악과의 피할 수 없는 대결이 기다리고 있는데....