Harryre -aki a negyedik évét kezdené a Roxfortban- minden éjszaka ugyanaz az álom tör rá: egy elhagyatott szobában Voldemort nagyúr, Féregfark, egy ismeretlen személy és egy Nagini nevű kígyó megölnek valakit, a nagyúr pedig küldetést ad a harmadik személynek, ami Potterrel kapcsolatos.

Mikor legutóbbi álmából felébred, Harry barátaival, Hermionéval, Ronnal és annak családjával indul a Kviddics Világkupa döntőjére. Csakhogy a döntő váratlan fordulatot vesz: mindenki menekülni kényszerül, ugyanis Voldemort halálfalói jelennek meg és az égre kerül a Sötét Jegy.

Miután a fiúk visszatérnek a Roxfort falai közé, megtudják: itt rendezik meg idén a Trimágus Tusát, amin három iskola vesz részt: a Roxfort, a Beauxbatons (igazgatója: Olympe Maxime és a Durmstrang (igazgatója: Igor Karkarov. Az iskolába új Sötét Varázslatok Kivédése tanár is érkezik, a "Rémszemnek" becézett Alastor Mordon. Rajta kívül Barty Kupor, a minisztérium egyik embere is megszáll az iskolában a verseny miatt. a Harry és a Hollóhátas Cho Chang többször "szemezget" egymással.

Mordon az első óráján bemutatja a diákoknak, melyek a Főbenjáró átkok: az Imperius-átok (mellyel az áldozat követi az átok megidézésének parancsait), a Cruciatus-átok (mellyel kínozni lehet) és az Avada Kedavra (mely kivédhetetlen, gyilkolni lehet vele). A diákok ezen kívül megtudják, Mordonon több nem emberi dolog is van, amik segítik a támadások ellen, pl: gép szem. Mordon az órája után megkéri Nevillet, maradjon még vele beszélgetni.

A Trimágus Tusára csak 17 év feletti diákok pályázhatnak, ám George és Fred mégis megkísérli, nem sikerül. A Trimágus Tusa résztvevőit kihirdeti Dumbledore igazgató: a Durmstrangból Viktor Krum, a Beauxbatonsból Fleur Delacour, míg a Roxfortból a Hugrabugos Cedric Diggory. Csakhogy a Tűz Serlege meglepő módon Harry nevét is kidobja, így kénytelen ő is indulni a versenyen. Ron ezért elpártol tőle.

Harryt ezután egy újságíró, Rita Vitrol faggatja ki, majd egy üzenetet kap Siriustól, találkozzanak a Griffendél klubbhelységében. Ott Sirius arca a tűzben jelenik meg, és elárulja keresztfiának: szerinte Barty Kupor, vagy a volt halálfaló, Igor Karkarov dobhatta be Harry nevét a Tűz Serlegébe. Később Hagrid megmutatja Harrynek, hogy mivel is kell szembeszállnia az első próbán: sárkányokkal.

A Roxfortban a diákok mind kigúnyolják Harryt, ám amikor Draco pálcát is rántana ellene, Mordon megvédi őt, görénnyé változtatja Malfoyt. Ezután az irodájában segíteni próbál a fiúnak a versennyel kapcsolatban. Az első próbán Harrynek a Magyar Mennydörgő nevű sárkány jut, amitől el kell lopni a tojását, seprűje, a Tűzvillám segítségével meg is szerzi azt.

A próba után Ron kibékül vele, majd részt vesznek az iskolai bálon. Ron elkeseredettségére Hermione Viktor Krummal táncol, míg Hagrid a Beauxbatons igazgatójáért, Olympe Maxime-áért van oda. Harry sem olyan lelkes, hisz Cho is mással ment a bálba.

Cedric segítségével Harry megtudja, hogy kákalagokkal kell megküzdenie egy tóban. Dobby (a filmváltozatban Neville) varangydudvát ad Potternek, aminek segítségével lélegezni tud a víz alatt, így teljesíti is a próbát: 1 óra alatt kimenti Hermionét, sőt, még Fleur húgát is. A próba után azonban Ronnal, Hermionéval és Hagriddal a Tiltott Rengetegben rátalál Barty Kupor holttestére.

A haláleset miatt Cornelius Caramel, a Mágiaügyi Miniszter meglátogatja Dumbledoret. Amég beszélgetnek, Harry egyedül marad az igazgató irodájában, majd a Merengőbe nézve a múltba utazik vissza, Igor Karkarov, halálfaló tárgyalására. Az eseményt átélve Harry megtudja, hogy Piton régen halálfaló volt, és hogy Karkarov adta fel ifjabb Barty Kuport, aki a Cruciatus-átokkal kínozta Neville Longbottom szüleit. Dumbledorenak a jelenben elmondja Harry, ifjabb Barty Kupor az a bizonyos harmadik személy az álmaiban, Voldemort és Féregfark mellett. Az igazgatóiból való távozás után Perselus Piton megállítja Harryt, és ismeretlen okból megfenyegeti: ha még egyszer lopni próbál a főzeteiből, megjárja.

Eljön az utolsó próba ideje is: a négy versenyzőnek meg kell találnia egy labirintusban a Tűz Serlegét, aki ezt először megteszi, nyer. A versenyből azonban Fleur és Krum kiesik, Harry és Cedric pedig egyszerre érinti meg a serleget. Amint ezt megteszik, egy elhagyatott temetőben találják magukat, ugyanis a serleg egy zsupszkulcs volt. Érkezésük után Harry sebhelye sajogni kezd. Voldemort és Féregfark jelenik meg és végeznek Cedric-kel az Avada Kedavra átokkal.

Halálfalók jelennek meg, köztük Draco apja, Lucius Malfoy és Crak és Monstro szülei. Voldemort elárulja Harrynek, az anyja védőátka miatt nem tudta megölni kiskorában, majd párbajra hívja. Voldemort és Harry küzdelmét végül Harry szüleinek, Cedricnek és még néhány embernek a szelleme zavarja meg. Voldemort figyelmét elterelve Harry odaugrik a zsupszkulcshoz és Cedric holttestével visszatér a labirintus bejáratához.

Kitör a pánik a nézők közt, Harryt Mordon rángatja az irodájába. Ott derül ki, hogy Mordon valójában ifjabb Barty Kupor, aki megszökött az Azkabanból. Elárulja: ő dobta be Potter nevét a serlegbe és azért segített neki, hogy eljusson Voldemorthoz. Mikor azonban megpróbálna végezni Harryvel, Piton, McGalagony és Dumbledore jelenik meg, majd elfogják a Mordon bőrébe bújt halálfalót. Piton egyik vallató szérumának köszönhetően megtudják, az igazi Mordon a szobában levő utazóbőröndben van fogva tartva.

Év végén Dumbledore búcsúbeszédet mond Cedric Diggoryért, a másik két iskolai tanulói pedig elhagyják a Roxfortot. A tanév véget ér, ám néhány emberen kívül senki nem hisz Voldemort visszatérésében.