故事讲述小男孩Bastian Bux迷上了一本名叫《永不结束的故事》的书，故事将Bastian Bux深深吸引到书本里，甚至让他幻想自己就是其中最重要的角色。而书中描述的幻想国逐渐被“空无”吞噬，女王因为重病无法抵抗“空无”，于是幻想国派出勇者Atreyu寻找拯救女王的药，Bastian Bux就在Atreyu的追寻中体验幻想国的每个地方、认识每个人物，随着Atreyu的欢喜与挫折起伏……
幻想国之所以被“空无”吞噬，是因为她是由人类的幻想所创造出来的国度，当人类不再幻想，并忘记那些幻想时，幻想国当然就什么也不剩了。Bastian Bux最后发现幻想国中的人并没有办法拯救他们自己，只有人类才能拯救幻想国，他必须靠着丰沛的想像力，重现幻想国的生机……
十岁的巴斯蒂安·巴克斯是一个害羞的流浪者，与丧偶的父亲住在一起。有一天，巴斯蒂安在上学的路上被恶霸追赶，但他躲在书店里逃脱，惹恼了书商科兰德先生。巴斯蒂安对书籍的兴趣让他询问科兰德尔正在读的那本书，但书商建议不要阅读它，说这不像普通书籍那样是一个“安全”的故事。好奇心激起的巴斯蒂安偷偷拿走了这本名为《永无止境的故事》的书，并留下一张承诺归还的字条，藏在学校的阁楼里阅读。
这本书描述了幻想曲的奇幻世界被一种名为“虚无”的邪恶力量慢慢吞噬的故事。统治幻想曲的童心女皇生病了，年轻的战士阿特雷尤的任务是寻找治疗方法，他相信一旦女皇康复，虚无就不再是威胁。阿特雷尤获得了一枚名为Auryn 的奖章，可以在任务中指导和保护他。当阿特雷尤出发时，虚无召唤了一只邪恶且高度聪明的狼状生物格莫克，并派他去杀死阿特雷尤。
阿特雷尤的任务将他引向悲伤沼泽中巨大的乌龟般的顾问莫拉古人。尽管奥林保护了阿特雷尤，但他心爱的马阿尔塔克斯却在沼泽中消失了，他独自一人继续前行。莫拉不会因为阿特雷耀的过敏和冷漠而帮助他，而是将阿特雷耀引向一万英里之外的南甲骨文，然后返回永恒的睡眠。当阿特雷尤试图逃离沼泽时精疲力竭，格莫克逼近，但被幸运龙 法尔科险些救下。法尔科带他去了两个侏儒的家他们住在南甲骨文的大门附近。阿特雷尤穿过第一扇门，但当第二扇门——一面展示观看者真实自我的镜子——露出一个男孩时，巴斯蒂安认出了他自己，他感到很困惑。阿特雷尤最终遇到了南神谕，南神谕告诉他，拯救女皇的唯一方法就是找到一个生活在幻想曲边界之外的人类孩子，并给她一个新名字。当虚无吞噬南神谕时，阿特雷尤和法尔科逃离。
在飞行中，阿特雷尤被虚无从法尔科的背上撞到了可能性之海，并在此过程中失去了奥林。他在一些废弃废墟的岸边醒来，在那里他发现了几幅描绘他冒险经历的壁画，其中包括一幅格莫克的壁画。格莫克随后现身并解释说，幻想曲代表了人类的想象力，因此是没有界限的，而虚无则是希望和梦想丧失的表现。当虚无开始吞噬废墟时，阿特雷尤与格莫克战斗并杀死了格莫克。
法尔克设法找回奥林并营救阿特雷尤。两人发现自己身处一片虚空之中，只剩下《幻想曲》的一小部分碎片，他们担心自己失败了，直到他们在碎片中发现了女皇的象牙塔。在里面，阿特雷尤为让女皇失望而道歉，但她向他保证，他已经成功地给她带来了一个一直在追随他的追求的人类孩子——巴斯蒂安。她进一步解释说，正如巴斯蒂安正在关注阿特雷尤的故事一样，“其他人”也在关注巴斯蒂安的故事。，使这成为永无止境的故事的一部分。当虚无开始吞噬塔楼时，女皇解释说巴斯蒂安必须喊出她的新名字来拯救幻想曲。他难以置信自己已经融入到这个故事中，并否认这些事件确实发生过。在她直接恳求他喊出她的新名字后，他屈服了，跑到阁楼的窗户上喊“月亮孩子”。
巴斯蒂安与皇后一起醒来，皇后送给他一粒沙子——《幻想曲》唯一的遗迹。皇后告诉巴斯蒂安，他有能力用自己的想象力让幻想曲复活。巴斯蒂安重新创造了幻想曲，并骑在法尔科的背上，看到这片土地及其居民的恢复，包括阿特雷尤和阿尔塔克斯。当法尔克问他的下一个愿望是什么时，巴斯蒂安将法尔克带到现实世界追捕校园恶霸。影片讲述了巴斯蒂安还有更多的愿望和冒险，“但那是另一个故事了”。