几世纪前，帕纳索斯博士（ChristopherPlummer饰）还是一名德高望重的僧侣，他在与世隔绝的荒山野岭中讲述永恒的故事。某天，魔鬼尼克（TomWaits饰）不请自来。在他的引诱下，帕纳索斯与魔鬼作赌注，最终如愿得到永恒的生命。时间到了现在，博士带着由女儿瓦莲蒂娜（莉莉·科尔LilyCole饰）、青年安东（AndrewGarfield饰）、侏儒波西（VerneTroyer饰）组成的奇幻马戏团周游各地。就在女儿将满16岁时，尼克再次出现。原来，博士曾爱上一个女子（LilyCole饰），但永恒的生命却没有永恒的青春，为了和爱人厮守，他又和魔鬼作了一次愚蠢的赌注，而他恢复青春的代价就是要将第一个孩子献给魔鬼。践约的日子越来越近，烦恼的博士再与魔鬼作赌，只要他最先收集到5个灵魂便可保住女儿。这时，落魄的东尼（希斯·莱杰HeathLedger饰）适时出现……

在伦敦一家酒吧外，一位名叫帕纳索斯博士的长胡子圣人经营着一个几近破产的巡回剧团，剧团成员包括他十几岁的女儿瓦伦蒂娜、魔术专家兼叫喊者安东和侏儒助手珀西。该剧团的主要吸引力在于通往神奇“想象馆”的门户，这是一个超现实的梦想世界，它根据参与者自己的愿望而变化，并为他们提供了艰难的自我实现或简单的无知之间的选择。在一个醉汉被后者所左右后，帕纳索斯说他已经失去了“另一个”，而尼克先生是魔鬼的温文尔雅的化身，他经常毫无征兆地出现，嘲笑帕纳塞斯，并对帕纳塞斯的失败幸灾乐祸。他提醒帕纳塞斯，三天后瓦伦蒂娜就满16岁了，她的灵魂将属于尼克先生。数百年前，尼克先生在下了与他当前困境类似的赌注后，欺骗帕纳索斯接受永生。

当剧团穿过一座桥时，安东注意到有人挂在桥下。当他们救出这名男子并使他苏醒后，他吐出了一根金管，使他在被绞死的情况下继续呼吸；该男子不愿解释自己的过去，他让救援人员相信他患有失忆症。帕纳索斯悲伤地想到即将失去女儿，尼克先生拜访了他，并透露了被救者的身份：一位名叫托尼·谢泼德的名誉扫地的慈善家，他因欠俄罗斯黑帮的钱而被绞死。尼克先生还向帕纳塞斯提出了一个新的赌注：如果帕纳塞斯能够在尼克先生赢得五个灵魂走上无知之路之前赢得五个灵魂走上自我实现之路，那么瓦伦蒂娜就可以在帕纳塞斯度过16岁之后继续留在帕纳塞斯。Imaginarium的宇宙。

新人托尼很快加入了剧团，成为一名比安东更有魅力的叫卖者，而安东开始变得可疑。托尼说服剧团将演出改造成更现代的表演。在表演时，托尼引诱一位时髦、富裕的女人进入想象馆并跟随她，在那里他们进入了代表女人想象力的柔和色彩的梦幻世界。这个女人的想象力也将托尼的脸改变成她喜欢的样子；托尼与她优雅地跳舞，他们注意到尼克先生经营的一家汽车旅馆，但托尼说服这位女士乘坐缆车，为帕纳索斯赢得了第一个灵魂。托尼从想象馆中掉了出来，脸恢复正常。这位女士很快就离开了，并给了剧团一大笔钱，以感谢她的奇妙经历。当另外三个女人进来时，每个人都兴高采烈地重新出现。因此，帕纳索斯总共赢得了四个灵魂。然而，尼克先生轻而易举地夺走了四名试图追捕托尼讨债的俄罗斯歹徒的灵魂。他们追着托尼进入奇幻馆，很快就落入了尼克先生设下的陷阱。至此，比分打成平手：四比四。

赌注接近尾声，帕纳索斯不情愿地向瓦伦蒂娜透露了她的秘密来历：在长生不老之后，帕纳索斯与尼克先生签订了新的契约，重新焕发青春，以赢得他所爱的女人的芳心。作为交换，他所生的任何孩子在16岁时都将成为尼克先生的财产。瓦伦蒂娜对父亲的揭露感到震惊。与此同时，安东发现托尼是一名慈善慈善骗子，偷走了发展中国家孤儿的器官，并将其卖给富有的西方人，安东与托尼对峙，但托尼击退了他，并将瓦伦蒂娜推入想象馆，并与她会合。受瓦伦蒂娜浪漫欲望的影响，托尼的脸变成了她的梦中情人，他们乘坐贡多拉沿着美丽的河流漂浮，实现了他们共同的性感受。一个衣衫褴褛的孩子扰乱了他们宁静的乘船之旅，场景切换到托尼作为慈善家在一场为贫困儿童筹款活动上发表讲话的场景。安东跟随两人进入想象馆，以一个直言不讳的孩子的形式出现，并揭露托尼是一个骗子。一群愤怒的捐助者追捕托尼，随着景观的瓦解，安东在陷入空虚之前承认了他对瓦伦蒂娜的爱。

瓦伦蒂娜对父亲的讨价还价感到心烦意乱和愤怒，并且一生都对她隐瞒真相，尽管尼克先生本人试图劝阻她，但她心甘情愿地将自己的灵魂交给了尼克先生。尼克先生对轻松的胜利感到失望，他向帕纳塞斯提出了另一项交易：用瓦伦蒂娜的灵魂换取托尼的灵魂。因此，当暴民接近托尼并绞死他时，帕纳索斯向托尼展示了他真正坚固的金管，这将使他能够在绞刑中幸存下来，同时还有一个近乎完美但易碎的复制品。帕纳索斯希望托尼选择错误；事实上，托尼将廉价的复制品插入了他的气管，并因此在暴民私刑处死了他。尼克先生信守诺言，释放了瓦伦蒂娜的灵魂，但没有向帕纳索斯透露她的新位置，帕纳索斯被遗弃在绝望中徘徊多年，被困在自己的想象中。

有一天，帕纳索斯抬头发现自己是伦敦的一名可怜的乞丐，这时瓦伦蒂娜突然从他身边走过。他看到她现在与安东幸福地结婚，并育有一个女儿。当帕纳索斯透过窗户看着他们时，他的老助手珀西走到他身边，劝阻他不要打扰瓦伦蒂娜新的快乐生活。帕纳索斯似乎终于平静了，只知道他的女儿很幸福。很快，帕纳塞斯和珀西再次联手，在街角展示了想象馆和剧团的玩具剧院。当尼克先生最后一次出现，向帕纳塞斯招手进行新的讨价还价时，珀西迅速介入，命令帕纳塞斯回去工作。