Mallory doit participer à une compétition d'escrime à laquelle assistent ses deux frères et leur mère. Tout se passe pour le mieux jusqu'à ce qu'à la fin de la compétition, les jumeaux s'aperçoivent que leur sœur a disparu. Les deux frères doivent partir à sa recherche et retourner dans le monde invisible quels que soient les dangers qui les guettent. Jared et Simon retrouvent la trace de leur sœur dans le monde souterrain. Ils découvrent alors un univers totalement différent du nôtre, peuplé de nains aux barbes blanches, et aux projets inquiétants. Ces derniers veulent mettre fin au règne des mortels, et construire un monde de fer et d'acier. Les enfants Spiderwick parviendront-ils à échapper à ces créatures terrifiantes ?