Фильм начинается с того, что Гарри снится сон про убийство старика заклинанием Авада Кедавра. В это время Гарри гостит у семьи Уизли, вместе с Гермионой. Далее семья Уизли с гостями собираются на Чемпионат Мира по Квиддичу вместе с отцом и сыном Диггори. После Чемпионата ночью на место, где расположились палатки волшебников, нападают Пожиратели Смерти. Гарри в свалке отстает и теряет сознание. Очнувшись среди пепелища Гарри видит в небе над собой большой череп — Чёрную Метку, которую вызывали пожиратели, когда совершали убийство какого-то человека. Тут же его находят друзья, Рон и Гермиона. Почти сразу их окружают маги, только что трансгрессировшие сюда и, считая что поймали пожирателей, пытаются их обезвредить. Отец Рона вовремя успел их остановить.

Потом Гарри с друзьями уезжают в Хогвартс. Знакомятся с новым учителем — профессором Грюмом. Профессор Дамблдор сообщает, что в нынешнем году в Хогвартсе будет проходить турнир трёх волшебников — состязание, где три мага проходят три испытания и победивший получает награду. Приезжают ученики из двух других школ магии, Шармбатона и Дурмстранга, под руководством своих директоров — Мадам Максим и Игоря Каркарова. Каждый из прибывших учеников кидает в Кубок Огня записку со своим именем, ученики из Хогвартса, желающие участвовать в турнире, разумеется, тоже. При этом тот, кого выберет Кубок, будет обязан участвовать в турнире под страхом смерти. К турниру допускаются те, кто уже достиг 17 лет, поэтому Кубок Огня окружён магической защитой, реагирующей на возраст. Близнецы Уизли, попытавшись обмануть Кубок с помощью зелья старения, терпят фиаско. Гарри, хоть ему и хочется поучаствовать в турнире, даже не пытается, так как ему лишь 14 лет.

Приходит день, когда нужно узнавать имена победителей. Из Дурмстранга участвует Виктор Крам, из Шармбатона — Флёр Делакур, из Хогвартса — Седрик Диггори… Но кубок выбрасывает четвертую записку — Гарри Поттер. Все ученики и профессора, включая Дамблдора, поражены. Гарри твердит, что не бросал своего имени в Кубок и не просил об этом никого из старших, но никто, кроме Дамблдора и Грюма, ему не верит; директора школ-гостей возмущены, но отменить решение Кубка Огня невозможно — теперь Гарри обязан участвовать в турнире. Ученики Хогвартса убеждены, что Гарри каким-то образом обошёл магическую защиту; гриффиндорцы в большинстве одобряют Гарри, но ученики других факультетов считают, что избалованный славой Гарри Поттер нашёл ещё один способ покрасоваться. Гарри становится объектом насмешек, особенно после того, как его фото появляется на страницах газет, а «жёлтый» репортёр Рита Скитер публикует о нём статьи, состоящие из пересказов слухов, комментариев его недоброжелателей и собственных фантазий Риты. Особенно Гарри угнетает размолвка с Роном: как и остальные, Рон не поверил Гарри, а в итоге обиделся, что лучший друг не пожелал поделиться с ним способом преодоления запрета.

Содержание первого испытания формально сохраняется в тайне. Но Хагрид подсказывает Гарри последовать за ним вечером в лес под мантией невидимости; в результате Гарри узнаёт, что на испытании ему предстоит схватка с драконом. Мадам Максим и Каркаров тоже видели драконов, так что единственным, кто не предупреждён о содержании первого задания, оказывается Седрик. Гарри передаёт подсказку Седрику. Суть задания — украсть у дракона золотое яйцо. Видя, что Гарри не знает, как бороться с драконом, профессор Грюм намекает ему, что нужно использовать метлу. На испытании Гарри вызывает заклинанием метлу из Хогвартса, и летает вокруг дракона, пока тот не срывается с места и не гонится за ним. В итоге Гарри получает яйцо, его успех вызывает бурное ликование учеников Хогвартса, а, главное, Гарри мирится с Роном.

В яйце, по словам судей, находится подсказка о втором задании, но открытое яйцо лишь издаёт нестерпимо громкие визгливые звуки. Открыв яйцо под водой (Седрик вернул услугу, подсказав этот способ раскрытия послания), Гарри узнает о втором испытании — нужно будет в течение часа, плавая под водой, спасти что-то, что ему дорого. Поиски нужного рецепта в библиотеке ничего не дают — Гарри не знает, как дышать под водой. Невилл Долгопупс дает Гарри жабросли, благодаря которым у Гарри вырастают жабры и плавники. Приплыв к месту, где держат «самое дорогое» — этим оказываются друзья и родственники участников, Гарри видит, что другие участники всё ещё не приплыли. Немного погодя приплыл Седрик Диггори и спас Чжоу Чанг, потом приплыл Виктор Крам и спас Гермиону Грейнджер — они с ней уже давно стали друзьями, Флёр Делакур все не плыла, и Гарри решил спасти не только Рона, но и сестру Флёр, и спасает их обоих, в итоге придя последним. Только потом он понял, что ничего бы не случилось, если бы кто-нибудь остался под водой — их бы все равно вытащили. Тем не менее, за благородство своего поступка Гарри получает максимум баллов, в результате оказавшись вместе с Седриком на первом месте.

Третье испытание — пройти лабиринт, полный ловушек и первым взять кубок турнира трёх волшебников. Крам оказывается под заклятием Империус, и нападает на Флёр, но почему-то не трогает Гарри. Пройдя лабиринт, Гарри встречается с Седриком Диггори. Они договариваются, что возьмут кубок вместе и оба будут победителями. Взявшись за кубок, они переносятся на какое-то кладбище (кубок оказывается порталом). К ним подходит Хвост, и убивает Седрика Авадой Кедаврой. В руках он держит какое-то уродливое существо, по размерам напоминающее младенца. Питер Петтигрю начинает делать зелье Кости, Плоти и Крови. Он привязывает Гарри к могильной плите и режет ему руку ножом, чтобы получить его кровь. Затем достаёт кость из могилы Тома Реддла и все это бросают в котёл. Затем Хвост отрезает себе кисть руки, и тоже бросает в котёл. Потом бросает туда существо (оно оказывается Волан-де-Мортом).

Волан-де-Морт оживает. Он призывает Пожирателей Смерти и вызывает Гарри на дуэль. Но палочки их в битве соединяются лучом. Гарри слышит голоса своих погибших родителей и Седрика — они советуют ему, что делать. Изо всех сил разорвав луч, Гарри бежит к кубку, трогает его, держась за тело Седрика Диггори, после чего оказывается в Хогвартсе. Гарри в истерике, он объявляет подбежавшим к нему Грюму и Дамблдору, что Седрика убил пробудившийся Волан-де-Морт. Публика в шоке, профессор Грюм, пользуясь всеобщим замешательством, уводит Гарри в свой кабинет. Там он случайно проговаривается, и Гарри понимает, что Грюм — сторонник Волан-де-Морта. Ворвавшиеся преподаватели Хогвартса во главе с Дамблдором задерживают Грюма, которым оказывается Пожиратель Смерти, сын министерского начальника, Барти Крауч-младший.

Крауча оперативно допрашивают под воздействием зелья правды. Он рассказывает, что отец, бывший непримиримым врагом Волан-де-Морта, но не смевший отказать жене, спас его и долго прятал у себя дома под действием заклятия Империус. В конце концов Крауч-младший освободился, вместе с другими сторонниками Тёмного лорда напал на Грюма, захватил его и принял его облик, пользуясь оборотным зельем. Под видом Грюма он внедрился в Хогвартс, чтобы обеспечить доставку Гарри Поттера к своему хозяину. Именно он бросил записку с именем Гарри в Кубок Огня, он подстроил все акты помощи Гарри, а в последнем испытании вывел из строя Крама и Флёр Делакур и заколдовал Кубок, превратив его в портал. Его обезвреживают и оставляют под охраной до отправки в Азкабан, однако некоторое время спустя выясняется, что Корнелиус Фадж, услышав, что пойман Пожиратель Смерти, рассказавший о пробуждении Тёмного Лорда, настоял, чтобы Крауча охранял дементор. Дементор, лишь войдя в комнату с задержанным, немедленно бросился к нему и «поцеловал». В результате душа Крауча была выпита и единственный свидетель, способный подтвердить рассказ Гарри и выводы Дамблдора, стал недееспособен. Фадж во всеуслышание заявляет, что рассказ Гарри — выдумка под воздействием потрясения от смерти Седрика, что он не верит в пробуждение Волан-де-Морта и не собирается ничего предпринимать по этому поводу. Дамблдор обвиняет министра в трусости и бездействии и, понимая, что ничего не добьётся, заявляет, что отныне будет действовать против Тёмного Лорда самостоятельно.

Гарри официально объявляют победителем турнира. Седрика оплакивают; министерство распространяет официальную версию, согласно которой он погиб от несчастного случая, но Дамблдор, выступая перед учениками, прямо говорит о пробуждении Волан-де-Морта и о том, что Седрик погиб по вине Тёмного Лорда.

Гости Хогвартса разъезжаются. Гарри, не считая себя достойным победы, пытается отдать полученные за победу 1000 галеонов отцу Седрика, но тот категорически отказывается. Тогда, уже в Хогвартс-экспрессе, по пути домой, Гарри отдаёт эти деньги близнецам Уизли, на реализацию их мечты — магазина колдовских розыгрышей, попросив лишь, чтобы братья купили-таки Рону новую мантию.

Четвёртую часть «поттерианы» хотели снова доверить Альфонсо Куарону, однако последний сослался на то, что ему бы еще и «Узника Азкабана» (третья часть) закончить было бы неплохо для начала. В итоге режиссёром стал англичанин Майк Ньюэлл. В предыдущих трех эпизодах англичан на режиссёрском мостике замечено не было.
7 февраля 2004 года в Лондоне состоялось великое паломничество маленьких девочек: более 3000 кандидаток пришли, чтобы принять участие в кастинге на роль Чжоу Чанг.
На роль Лорда Волан-де-Морта многие прочили Роуэна Аткинсона или Джона Малковича, однако, обе кандидатуры сошли с дистанции. В июне 2004 года поползли слухи о том, что эта роль достанется Рэйфу Файнсу. Незадолго до начала съемок данная роль оставалась единственной актерской вакансией.
Проникнувшись задумкой хитроумного Квентина Тарантино, разбившего свое полотно «Убить Билла 2» на две части, такую же диверсию хотели осуществить и продюсеры, однако, режиссер Майк Ньюэлл отсек данные предложения на корню. Во многом, опасения студии заключались в том, что уместить 672-страничную книгу в три часа экранного времени попросту невозможно.
Майк Ньюэлл стал самым дешёвым режиссёром в истории «поттерианы»: он согласился работать за гонорар всего лишь в 1 миллион долларов. Для примера: гонорар Криса Коламбуса за «Философский камень» составил 10 миллионов + процент от общих сборов.
На съемку в фильме рассматривалась знаменитая собака Фейт.
Группа Weird Sisters, играющая на рождественском балу, — это известные британские музыканты Джарвис Кокер, Джонни Гринвуд, Фил Селуэй, Стив Маккей, Джейсон Бакли, Стивен Клэйдон. Песни Do The Hippogriff, This Is The Night и Magic Works вошли в саундтрек к фильму.