Scarlett Marlowe, una joven estudiosa de la alquimia, continúa el trabajo de su difunto padre en busca de la piedra filosofal, una legendaria sustancia alquímica capaz de convertir los metales comunes en oro o plata y conceder la vida eterna, descubierta por Nicolas Flamel. Tras encontrar la «Llave de la Rosa» en una cueva de Irán de la que escapa por poco al derrumbarse, viaja a París, donde consigue la ayuda de George, su antiguo amante. Junto con Benji, el camarógrafo, traducen la lápida de Flamel, que contiene un acertijo que les lleva a 370 pies bajo las calles de París. Ella consigue la ayuda de un guía llamado Papillon, su novia Souxie y su amigo Zed para buscar en las catacumbas de París. George se niega a ir, pero se ve obligado a entrar en las cuevas con el grupo cuando un policía los descubre. Tras arrastrarse por un estrecho túnel que se derrumba, se encuentran con mujeres cultistas que cantan y parecen poseídas. Se encuentran en un túnel bloqueado que Papillion se resiste a atravesar, ya que las únicas personas que han pasado por él, incluido el amigo de Pap, La Taupe (El Topo), no han vuelto a ser vistas. El grupo intenta tomar un camino diferente, pero accidentalmente vuelven a dar la vuelta al lugar donde estaban, y se ven obligados a atravesar el túnel.
Tras aventurarse en las catacumbas, se encuentran con La Taupe, que accede a guiarles para salir y les informa de que la única salida es hacia abajo. Finalmente encuentran una tumba con un Caballero Templario conservado, un montón de tesoros y la Piedra de Flamel. Al quitar la piedra, Scarlett se da cuenta demasiado tarde de que el tesoro es una trampa, y la habitación se derrumba. La Taupe se pierde bajo los escombros y es abandonada por el grupo.
Con la Piedra de Flamel, Scarlett cura mágicamente las heridas del grupo. Encuentran el dibujo de una puerta en el techo junto con una estrella de David gnóstica, que simboliza «Como es arriba, es abajo», revelando una puerta oculta en el suelo. Al atravesar la abertura, encuentran un túnel marcado con la frase «Abandonad toda esperanza, los que entráis aquí» en griego, idéntica a la entrada del Infierno en el Infierno de Dante.
Al pasar, encuentran un reflejo oscuro de la habitación que abandonaron, incluyendo a La Taupe, que mata a Souxie, antes de desaparecer en los estrechos túneles. Se dan cuenta de que deben continuar y profundizar para escapar. Por el camino, Benji, el cámara, es empujado a la muerte por un agujero por la mujer líder del culto. Se encuentran con un coche en llamas y un ocupante, un incidente del pasado de Pap, que arrastra a Papillon y se hunde en el suelo. No consiguen sacar a Pap del suelo. Mientras continúan, ven apariciones de espíritus y demonios aterradores. Las estatuas de la pared cobran vida y una ataca violentamente a George. Después de intentar arrastrarlo más lejos, George murmura «Vitriol», otro acertijo de antes, y Scarlett se da cuenta de que la propia piedra de Flamel es otra trampa. Sólo devolviéndola encontrará la verdadera piedra.
Mientras corre de vuelta a la cripta, reconoce a un hombre que se ahorcó como su padre. Después de estar a punto de ser ahogada en una línea de sangre por una fuerza invisible, regresa a la cripta y encuentra un espejo pulido, que es cuando se da cuenta de que tiene las habilidades mágicas de la piedra. Regresa junto a George y lo besa mientras lo cura. Le explica que deben enfrentarse a sus tormentos, ya que este lugar proporciona una forma alternativa de realidad. Mientras los demonios encapuchados los persiguen, encuentran y saltan a un profundo agujero. Primero creen que no hay forma lógica de sobrevivir a la caída, pero sobreviven. En el fondo, ven que el agujero ya no existe. Finalmente, Scarlett, George y Zed encuentran una alcantarilla en el suelo, que al empujarla los devuelve a la superficie, en una calle con vistas a Notre Dame. Scarlett y George se abrazan mientras Zed se aleja, finalmente a salvo. En un registro final, se escucha a Scarlett decir que nunca buscó un tesoro, sólo la verdad.