Sophie es una joven sombrerera cuyo camino se cruza con el de un excéntrico mago llamado Howl, mientras se proponía a visitar a su hermana, Lettie. Al regresar conoce a la Bruja del Páramo, quien le lanza un hechizo que la transforma en una mujer de noventa años. Buscando romper la maldición, Sophie abandona su hogar y comienza a recorrer el país. Posteriormente se encuentra con un espantapájaros, a quien ella decide llamar «Nabo». El espantapájaros la conduce al castillo ambulante de Howl, donde conoce al joven aprendiz de Howl, Markl, y al demonio del fuego, Calcifer, quien es la fuente de la energía del castillo. Cuando Howl arriba, Sophie anuncia que Calcifer la dejó entrar y que había sido contratada por este como una ama de casa.
Mientras tanto, el país de Sophie se ve envuelto en una guerra con un país vecino. El Rey invoca a Howl para que luche en la guerra; sin embargo, Howl decide enviar a Sophie en su lugar bajo el pretexto de ser su madre y asi decirle al rey que Howl es demasiado cobarde para pelear. Antes de partir, le entrega a Sophie un anillo encantado que la conecta a Calcifer y que la mantendrá a salvo. Una vez allí, Sophie se encuentra con Suliman, la consejera y hechicera del rey, y también con la Bruja del Páramo, a quien Suliman castiga arrebatándole sus poderes, luciendo ahora, como una anciana inofensiva. Suliman le informa que Howl tendrá el mismo destino si no lucha, a la vez que Sophie protesta en su defensa. Esto permite que Suliman vea la verdadera apariencia de Sophie, notando que tiene sentimientos románticos por Howl. Poco después, Howl viene al rescate de Sophie y Suliman intenta capturarlo, pero con la ayuda de Sophie ambos escapan junto con la Bruja del Páramo.
Más adelante, Sophie aprende que Howl se ha estado transformado en una criatura similar a un pájaro para interferir con los planes de guerra de ambos bandos, pero con cada transformación le es más difícil volver a su forma humana. La madre de Sophie, bajo el control de Suliman, la visita y deposita un «insecto espía» en el castillo. La Bruja del Páramo rápidamente destruye a la criatura arrojándola a Calcifer, quien enferma y se encuentra demasiado débil como para proteger el castillo. Pocas horas después, la ciudad es bombardeada por aviones enemigos y los secuaces de Suliman invaden la morada del grupo. Después de sanar a Calcifer, Howl le dice a Sophie que no huirá debido a que finalmente ha encontrado a alguien a quien proteger. Deduciendo que Howl estaba tratando de proteger el castillo y a todos dentro de él, Sophie se las ingenia para mover el castillo de lugar. Mientras tanto, la Bruja del Páramo se da cuenta de que Howl le había dado su corazón a Calcifer e intenta tomarlo. Sophie, aterrorizada, vierte agua sobre la bruja, un hecho que apaga considerablemente las llamas de Calcifer. El castillo termina dividido en dos; con Sophie cayendo por un abismo y separada de Markl, la bruja y Calcifer.
Siguiendo el camino que le muestra el anillo de Howl, Sophie es testigo de una escena del pasado. Observa cómo un joven Howl se apiada de una estrella que caía, Calcifer, y le da su corazón. El acto unió a Calcifer y Howl, sin embargo, al perder su corazón, Howl quedó emocionalmente atrapado en la adolescencia. Sophie encuentra a Howl en forma de pájaro y lo lleva de vuelta con Calcifer. La bruja devuelve el corazón de Howl y Sophie se lo entrega a este, así devolviéndolo a la vida y liberando a Calcifer. Howl despierta y Sophie, naturalmente feliz, lo abraza. A pesar de que Calcifer es ahora libre, regresa con sus antiguos amigos. A su vez, Nabo se convierte en el desaparecido príncipe Justin al recibir un beso de Sophie, cuyo hechizo solo podía romperse si recibía un beso de su verdadero amor. La Bruja del Páramo le dice al príncipe que su amor se había enamorado de otra persona, a lo que él responde que los corazones de la gente podían cambiar y procede a regresar a su reino para acabar con la guerra, prometiendo que vendría a visitarlos. Suliman, observando a través de un globo de cristal, decide terminar la guerra. Howl, Sophie y los demás son vistos en el aire en un nuevo castillo volador, mientras los bombarderos regresan de la guerra.