La película cuenta la historia de la precoz Lyra Belacqua, de 12 años, una huérfana que es criada en la paternal compañía del director de Jordan College en la ciudad de Oxford y su mejor y más querido amigo es un muchacho que trabaja en la cocina llamado Roger.

Pero el mundo de Lyra está cambiando. La oscura maniobra del Magisterium ha dado lugar a una serie de secuestros de niños por una fuerza misteriosa llamada los Gobblers. Cuando Roger, desaparece, ella jura viajar hasta el fin del mundo para rescatarlo.

Lord Asriel, su gallardo y áspero tío explorador está organizando un viaje a esa región para intentar controlar el poder de un misterioso fenómeno llamado Dust que él piensa reside donde las luces del norte se cruzan sobre el helado Círculo Polar Ártico. Desesperada por acompañar a su tío aunque rechazada, Lyra recibe una segunda oportunidad cuando la universidad recibe la visita de la Sra. Coulter, una seductora científica y conocedora del mundo, que saca a Lyra de Jordan, prometiéndole grandes aventuras.

Antes de irse, Lyra recibe un desconcertante dispositivo antiguo llamado el aletiómetro, que se dice le proporciona al portador toda la verdad, siempre que logre descubrir cómo hacer uso de él.

En el mundo de Lyra, existe el mito de un niño cuyo destino es justamente acabar con el destino. Es un niño que puede escribir su propia historia y que jugará un papel crucial en la guerra venidera. En su búsqueda para salvar a Roger, ¿podrá Lyra ser ese niño?

Congregando a una alianza inverosímil con una tribu de marineros Gipcios (Gitanos), una bruja misteriosa, un gran oso acorazado y un aviador de Tejas, Lyra emprende una aventura que la llevará a través del cielo y del océano, a las zonas salvajes del helado norte y a los misterios en el centro mismo del alma humana.