Coraline es una niña que se acaba de mudar a una mansión dividida en diferentes viviendas individuales. Tanto su madre como su padre están muy ocupados trabajando en la escritura de un catálogo de jardinería y no tienen tiempo para dedicarle a Coraline, que se aburre mucho en su nueva casa. Coraline conocerá a Wayne, el nieto de la dueña de la mansión donde vive, el cual le da una muñeca que encontró entre las pertenencias de su abuela que tiene una extraña semejanza a Coraline aun si era de la hermana de su abuela, la cual desapareció cuando era niña.
Coraline encuentra una pequeña puertecita escondida tras el papel que recubre la pared. Cuando hace a su madre abrir la puerta, ésta está tapiada. Pero, de noche, Coraline seguirá a un ratón hacia la puerta para descubrir que la puerta ya no está tapiada. Al atravesar el túnel tras la puerta llega a una casa igual a la suya y allí la recibe una persona que es idéntica a su madre y lleva botones en los ojos. Ella dice ser la otra madre de Coraline y le muestra que su mundo es una versión mejor del que procede Coraline, lleno de maravillas, y colma a Coraline de atenciones.
Coraline despierta en su cama, pareciendo que todo ha sido un sueño. Volverá a ese otro mundo pero se topará con el gato de Wayne, quien puede viajar entre mundos con libertad y en ese otro mundo puede hablar, y este le advierte de que la otra madre no es lo que parece. La otra madre le pide que, para quedarse con ella, Coraline deberá dejarle que le cosa botones en los ojos, pero Coraline se niega y ahora deberá volver a su mundo mientras la otra madre se lo intenta impedir, siendo la única forma la puertecita por la que viajó a ese otro mundo.
Esta película es la adaptación de la novela Coraline, escrita por Neil Gaiman.