Scarlett Marlowe, une jeune alchimiste, poursuit l’œuvre de son défunt père à la recherche de la pierre philosophale, une substance alchimique légendaire capable de transformer les métaux vils en or ou en argent et d’accorder la vie éternelle, découverte par Nicolas Flamel. Après avoir trouvé la « Clé des roses » dans une grotte en Iran, dont elle échappe de justesse à l’effondrement, elle se rend à Paris, où elle demande l’aide de George, son ancien amant. Avec Benji, le caméraman, ils traduisent la pierre tombale de Flamel, qui contient une énigme qui les conduit à 370 pieds sous les rues de Paris. Elle demande l’aide d’un guide appelé Papillon, de sa petite amie Souxie et de son ami Zed pour fouiller les catacombes de Paris. George refuse d’y aller mais est conduit dans les grottes avec le groupe lorsqu’un policier les repère. Après avoir rampé dans un tunnel étroit qui s’effondre, ils rencontrent des femmes cultistes qui chantent et semblent possédées. Ils se retrouvent dans un tunnel bloqué que Papillion hésite à emprunter, car les seules personnes qui l’ont emprunté, y compris La Taupe, l’ami de Pap, n’ont jamais été revues. Le groupe tente d’emprunter un autre chemin mais revient accidentellement en boucle à l’endroit où il se trouvait, et ils sont obligés de passer par le tunnel.
Après s’être aventurés plus profondément dans les catacombes, ils rencontrent La Taupe, qui accepte de les guider vers la sortie et les informe que la seule issue est en bas. Ils finissent par trouver une tombe avec un chevalier templier préservé, un monticule de trésors et la pierre de Flamel. En retirant la pierre, Scarlett se rend compte trop tard que le trésor est un piège, et la pièce s’effondre. La Taupe est perdue sous les décombres et est abandonnée par le groupe.
Avec la pierre de Flamel, Scarlett guérit magiquement les blessures du groupe. Ils trouvent le dessin d’une porte au plafond ainsi qu’une étoile de David gnostique, symbolisant « Comme en haut, comme en bas », révélant une porte cachée dans le sol. En passant par l’ouverture, ils trouvent un tunnel marqué de la phrase « Abandonnez tout espoir, vous qui entrez ici » en grec, identique à l’entrée de l’Enfer dans l’Enfer de Dante.
En passant, ils trouvent un reflet sombre de la pièce qu’ils ont quittée, y compris La Taupe, qui tue Souxie, avant de disparaître dans les tunnels étroits. Ils réalisent qu’ils doivent continuer et s’enfoncer davantage pour s’échapper. En chemin, Benji, le caméraman, est poussé vers la mort dans un trou par la principale femme cultistes. Ils rencontrent une voiture en feu et son occupant, un incident du passé de Pap, qui aspire Papillon et s’enfonce dans le sol. Ils ne parviennent pas à sortir Pap du sol. Alors qu’ils continuent, ils voient des apparitions d’esprits et de démons terrifiants. Des statues dans le mur s’animent, et l’une d’elles attaque violemment George. Après avoir essayé de le traîner plus loin, George murmure « Vitriol », une autre énigme de tout à l’heure, et Scarlett réalise que la pierre de Flamel elle-même est encore un autre piège. Ce n’est qu’en la retournant qu’elle trouvera la vraie pierre.
Alors qu’elle court vers la crypte, elle reconnaît un homme qui s’est pendu comme son père. Après avoir failli être noyée dans une ligne de sang par une force invisible, elle retourne à la crypte et trouve un miroir poli, c’est alors qu’elle réalise qu’elle possède les capacités magiques de la pierre. Elle retourne auprès de George, l’embrasse tout en le guérissant. Elle lui explique qu’ils doivent affronter leurs tourments, car ce lieu leur offre une autre forme de réalité. Alors que les démons encapuchonnés les poursuivent, ils trouvent et sautent dans un trou profond. Ils pensent d’abord qu’il n’y a aucun moyen logique de survivre à la chute, mais ils survivent. Au fond, ils voient que le trou n’existe plus. Finalement, Scarlett, George et Zed trouvent une bouche d’égout sur le sol, qui, lorsqu’elle est poussée vers le bas, les fait remonter à la surface, dans une rue surplombant Notre Dame. Scarlett et George se serrent l’un contre l’autre tandis que Zed s’éloigne, enfin en sécurité. Dans un journal de fin, on entend Scarlett dire qu’elle n’a jamais cherché un trésor, mais seulement la vérité.