Radnja se odvija početkom XX. Stoljeća (u godinama koje su neposredno prethodile izbijanju Prvog svjetskog rata) u Švicarskoj, u sanatorijumu za tuberkulozu smještenom u blizini Davosa. Ime romana evocira povezanost s brdom Gerzelberg (Sinful, ili Čarobna planina), gdje je, prema legendi, minnesinger Tannhäuser proveo sedam godina u zatočeništvu s božicom Venerom.
Junak romana, mladi Nijemac Hans Kastorp, dolazi iz Hamburga u sanatorij Berggof kako bi posjetio rođaka Joachima Zimsena koji se tamo liječio. Hans Kastorp namjerava provesti najviše tri tjedna u sanatorijumu, ali do kraja predviđenog razdoblja osjeća se loše, praćen porastom temperature. Kao rezultat liječničkog pregleda pokazuje znakove tuberkuloze, a na inzistiranje glavnog liječnika Behrensa, Hans Kastorp duže vrijeme ostaje u sanatorijumu. Hans Kastorp od samog trenutka dolaska otkriva da vrijeme u planinama uopće ne teče kao na ravnici i zato je gotovo nemoguće utvrditi koliko je dana, tjedana, mjeseci, godina prošlo između ovih ili drugih opisanih događaja i koliko dugo cijeli roman pokriva. Na samom kraju romana, međutim, kaže se da je Hans Kastorp proveo ukupno sedam godina u sanatorijumu, ali čak se i ta brojka može smatrati određenom umjetničkom konvencijom.
Zapravo, zaplet i događaji koji se događaju u romanu apsolutno nisu važni za razumijevanje njegovog značenja. Oni su samo izgovor za suprotstavljanje različitih životnih pozicija likova i daju autoru priliku da usnama govori o mnogim pitanjima koja ga zanimaju: životu, smrti i ljubavi, bolesti i zdravlju, napretku i konzervativizmu, sudbini ljudske civilizacije na rubu 20. stoljeća. U romanu prolazi nekoliko desetaka likova - uglavnom pacijenti, liječnici i medicinsko osoblje: netko se oporavlja i napušta Berghof, netko umire, ali novi stalno dolaze na njihovo mjesto.
Među onima s kojima se Hans Kastorp susreće već u prvim danima boravka u sanatorijumu, posebno mjesto zauzima gospodin Lodovico Settembrini - potomak karbonara, slobodnjak, humanist, nepokolebljivi zagovornik napretka. Istodobno, kao pravi Talijan, strastveno mrzi Austro-Ugarsku. Njegove neobične, ponekad paradoksalne ideje, izražene u svijetlom, često kaustičnom obliku, imaju ogroman utjecaj na umove mladića koji počinje uvažavati gospodina Sethembrinija kao svog mentora.
Važnu ulogu u životnoj povijesti Hansa Kastorpa igrala je njegova ljubav prema ruskom pacijentu sanatorijuma Madame Claudia Shosha - ljubav kojoj se, zbog svog rigoroznog odgoja u kalvinističkoj obitelji, u početku svim sredstvima opire. Prolazi mnogo mjeseci prije nego što Hans Kastorp razgovara sa svojom voljenom - to se događa za vrijeme karnevala uoči korizme i odlaska Klaudija iz sanatorija.
Tijekom vremena provedenog u sanatoriju, Hans Kastorp ozbiljno su se zaokupljali mnogim filozofskim i prirodoznanstvenim idejama. Pohađa predavanja o psihoanalizi, ozbiljno proučava medicinsku literaturu, zanimaju ga pitanja života i smrti, proučava modernu glazbu, koristeći u svoje svrhe najnovija dostignuća tehnologije - snimanje itd. U biti, više ne razmišlja o svom životu na ravnici, zaboravlja da će tamo naći posao, praktički prekida veze sa nekolicinom svojih rođaka i počinje život u sanatoriju smatrati jedinim mogućim oblikom postojanja.
S njegovim rođakom Joachimom situacija je upravo suprotna. Dugo se i naporno pripremao za vojnu karijeru, pa stoga svaki dodatni mjesec proveden u planinama smatra nesretnom preprekom ostvarenju svog životnog sna. U nekom trenutku to ne može podnijeti i, ne obazirući se na upozorenja liječnika, napušta sanatorij, ulazi u vojnu službu i dobiva časnički čin. Međutim, prolazi vrlo malo vremena, a njegova se bolest pogoršava, pa je prisiljen vratiti se u planine, ali ovaj put liječenje mu ne pomaže i on uskoro umire.
Malo prije toga novi lik upada u krug poznavatelja Hansa Kastorpa - isusovaca Nafta, vječnog i nepromjenjivog protivnika gospodina Settembrinija. Nafta idealizira srednjovjekovnu prošlost Europe, osuđuje sam koncept napretka i čitavu modernu buržoasku civilizaciju utjelovljenu u ovom konceptu. Hans Castorp nađe se u nekoj zbrci - slušajući duge sporove između Settembrinija i Nafte, slaže se s jednim ili drugim, a zatim pronalazi kontradikcije i u jednom i u drugom, tako da više ne zna na čijoj je strani istina. Međutim, utjecaj Settembrinija na Hansa Kastorpa toliko je velik, a urođeno nepovjerenje prema isusovcima toliko je visoko da potpuno stoji na strani prvog.
U međuvremenu, Madame Shosha vratila se u sanatorij na neko vrijeme, ali ne sama, već u pratnji svog novog prijatelja - bogatog Nizozemca Peperkorna. Gotovo svi stanovnici sanatorijuma Berghof nalaze se pod magnetskim utjecajem ove bezuvjetno jake, tajanstvene, premda pomalo vezane jezikom, osobnosti, a Hans Kastorp osjeća srodnu vezu s njim, jer ih objedinjuje ljubav prema istoj ženi. I ovaj se život završava tragično. Jednom kada se smrtno bolesna Peperkorn prošeta do vodopada, zabavi svoje suputnike na svaki način, navečer on i Hans Kastorp piju u Brudershaft i prelaze na „ti“, unatoč razlici starosti, a noću Peperkorn uzima otrov i umire, a uskoro Madame Shosha napušta sanatorij - u ovaj put, izgleda, zauvijek.
Od određenog trenutka u dušama stanovnika sanatorijuma "Berghof" počinje se osjećati tjeskoba. To se poklapa s dolaskom novog pacijenta - danske Ellie Brand, koji ima neke natprirodne sposobnosti, posebno sposobne čitati misli u daljini i izazvati duhove. Pacijenti su ovisni o spiritizmu, dogovaraju seanse u koje je uključen Hans Kastorp, unatoč kaustičnom ismijavanju i upozorenjima njegova mentora Settembrinija. To je nakon takvih sjednica, a možda kao rezultat nekadašnjeg odmjerenog prolaska vremena u sanatoriju, koje je prekršeno. Pacijenti se svađaju, s vremena na vrijeme, sukobi nastaju u najvažnijoj prigodi.
Tijekom jednog spora s Naftom, Settembrini tvrdi da svojim idejama korumpira mladost. Prepirka dovodi do međusobnih uvreda, a zatim i do dvoboja. Settembrini odbija pucati, a zatim Nafta ispaljuje metak u glavu.
A onda je udario grom svjetskog rata. Stanovnici sanatorija počinju odlaziti kući. Hans Kastorp također odlazi na ravnicu, koju je g. Settembrini razdvojio da se bori tamo gdje je blizu po krvi, iako čini se da i sam gospodin Settembrini podržava sasvim drugu stranu u ovom ratu.
U posljednjem prizoru Hans Kastorp prikazan je kako trči, puzi, pada, zajedno s istim mladićima u vojničkim kaputima koji su pali u mlin za meso iz Drugog svjetskog rata. Autor namjerno ne govori ništa o konačnoj sudbini svog heroja - priča o njemu je gotova, a autora nije zanimao njegov život sam po sebi, već samo kao pozadina priče. Međutim, kao što je napomenuto u posljednjem stavku, Hans Kastorp ima malo nade u opstanak.