Harryre – aki a negyedik évét kezdené a Roxfortban – minden éjszaka ugyanaz az álom tör rá: egy elhagyatott szobában Voldemort nagyúr, Féregfark, egy ismeretlen személy és egy Nagini nevű kígyó megölnek valakit, a nagyúr pedig küldetést ad a harmadik személynek, ami Potterrel kapcsolatos.

Mikor egyik álmából felébred, Harry barátaival, Hermionéval, Ronnal és annak családjával indul a Kviddics Világkupa döntőjére. Csakhogy a döntő váratlan fordulatot vesz: mindenki menekülni kényszerül, ugyanis Voldemort halálfalói jelennek meg, és az égre kerül a Sötét Jegy.

Miután a fiúk visszatérnek a Roxfort falai közé, megtudják: itt rendezik meg idén a Trimágus Tusát, amin három iskola vesz részt: a Roxfort, a Beauxbatons (igazgatója: Olympe Maxime) és a Durmstrang (igazgatója: Igor Karkarov). Az iskolába új Sötét Varázslatok Kivédése-tanár is érkezik, a „Rémszemnek” becézett Alastor Mordon. Rajta kívül Barty Kupor, a minisztérium egyik embere is megszáll az iskolában a verseny miatt. Harry és a hollóhátas Cho Chang többször szemezget egymással.

Mordon az első óráján bemutatja a diákoknak, melyek a főbenjáró átkok: az Imperius-átok (mellyel az áldozat követi az átok megidézőjének parancsait), a Cruciatus-átok (mellyel kínozni lehet) és az Avada Kedavra (mely kivédhetetlen, gyilkolni lehet vele). A diákok ezen kívül megtudják, Mordonon több nem emberi dolog is van, amik segítik a támadások ellen, például a varázsszem. Mordon az órája után megkéri Neville-t, maradjon még vele beszélgetni.

A Trimágus Tusára csak 17 év feletti diákok pályázhatnak. George és Fred mégis megkísérli, de nem sikerül nekik. Dumbledore igazgató kihirdeti a Trimágus Tusa résztvevőit: a Durmstrangból Viktor Krum, a Beauxbatons-ból Fleur Delacour, míg a Roxfortból a hugrabugos Cedric Diggory. Csakhogy a Tűz Serlege meglepő módon Harry nevét is kidobja, így kénytelen ő is indulni a versenyen. Ron ezért elpártol tőle.

Harryt ezután egy újságíró, Rita Vitrol faggatja ki, majd egy üzenetet kap Siriustól, találkozzanak a Griffendél klubhelyiségében. Ott Sirius arca jelenik meg a tűzben, és elárulja keresztfiának: szerinte Barty Kupor, vagy a volt halálfaló, Igor Karkarov dobhatta be Harry nevét a Tűz Serlegébe. Később Hagrid megmutatja Harrynek, hogy mivel is kell szembeszállnia az első próbán: sárkányokkal.

A Roxfortban a diákok mind kigúnyolják Harryt, ám amikor Draco pálcát is rántana ellene, Mordon megvédi őt, görénnyé változtatja Malfoyt. Ezután az irodájában segíteni próbál a fiúnak a versennyel kapcsolatban. Az első próbán Harrynek a magyar mennydörgő nevű sárkány jut, amitől el kell lopni a tojását. Seprűje, a Tűzvillám segítségével meg is szerzi azt.

A próba után Ron kibékül vele, majd részt vesznek az iskolai bálon. Ron elkeseredettségére Hermione Viktor Krummal táncol, míg Hagrid a Beauxbatons igazgatójáért, Olympe Maxime-ért van oda. Harry sem olyan lelkes, hisz Cho is mással ment a bálba.

Cedric segítségével Harry megtudja, hogy kákalagokkal kell megküzdenie egy tóban. Dobby (a filmváltozatban Neville) varangydudvát ad Harrynek, aminek segítségével lélegezni tud a víz alatt, így teljesíti is a próbát: egy óra alatt kimenti Ront, sőt, még Fleur húgát is. A próba után azonban Ronnal, Hermionéval és Hagriddal a Tiltott Rengetegben rátalál Barty Kupor holttestére.

A haláleset miatt Cornelius Caramel, a mágiaügyi miniszter meglátogatja Dumbledore-t. Amíg beszélgetnek, Harry egyedül marad az igazgató irodájában, majd a merengőbe nézve a múltba utazik vissza, Igor Karkarov halálfaló tárgyalására. Az eseményt átélve Harry megtudja, hogy Piton régen halálfaló volt, és hogy Karkarov adta fel ifjabb Barty Kuport, aki a Cruciatus-átokkal kínozta Neville Longbottom szüleit. A jelenbe visszatérve Harry elmondja Dumbledore-nak, hogy ifjabb Barty Kupor az a bizonyos harmadik személy az álmaiban, Voldemort és Féregfark mellett. Az igazgatói szkbából való távozás után Perselus Piton megállítja Harryt, és ismeretlen okból megfenyegeti: ha még egyszer lopni próbál a főzeteiből, megjárja.

Eljön az utolsó próba ideje is: a négy versenyzőnek meg kell találnia egy labirintusban a Trimágus Kupát. Aki ezt először megteszi, nyer. A versenyből azonban Fleur és Krum kiesik, Harry és Cedric pedig egyszerre érinti meg a serleget. Amint ezt megteszik, egy elhagyatott temetőben találják magukat, ugyanis a serleg egy zsupszkulcs volt. Érkezésük után Harry sebhelye sajogni kezd. Voldemort és Féregfark jelenik meg, és végeznek Cedrickel az Avada Kedavra átokkal.

Halálfalók jelennek meg, köztük Draco apja, Lucius Malfoy és Crak és Monstro szülei. Voldemort elárulja Harrynek, hogy az anyja védőátka miatt nem tudta megölni kiskorában, majd párbajra hívja. Voldemort és Harry küzdelmét végül Harry szüleinek, Cedricnek és még néhány embernek a szelleme zavarja meg. Voldemort figyelmét elterelve Harry odaugrik a zsupszkulcshoz, és Cedric holttestével visszatér a labirintus bejáratához.

Kitör a pánik a nézők közt, Harryt Mordon rángatja az irodájába. Ott derül ki, hogy Mordon valójában ifjabb Barty Kupor, aki megszökött az Azkabanból. Elárulja: ő dobta be Potter nevét a serlegbe, és azért segített neki, hogy eljusson Voldemorthoz. Mikor azonban megpróbálna végezni Harryvel, Piton, McGalagony és Dumbledore jelenik meg, majd elfogják a Mordon bőrébe bújt halálfalót. Piton egyik vallató szérumának köszönhetően megtudják, az igazi Mordon a szobában levő utazóbőröndben van fogva tartva.

Év végén Dumbledore búcsúbeszédet mond Cedric Diggoryért, a másik két iskola tanulói pedig elhagyják a Roxfortot. A tanév véget ér, ám néhány emberen kívül senki nem hisz Voldemort visszatérésében.

Pansy Parkinson™