期末試験の3日前、ふたりは機会を得てマートルを訪ねようとするが、副校長のミネルバ・マクゴナガルに見つかる。しかしハリーが「ハーマイオニーを見舞おうとした」と機転を効かせたために処罰を免れ、ふたりはハーマイオニーを見舞う。見ると、石になっている彼女が小さな紙切れを握っていることに気付く。そこには「スリザリンの怪物」の正体が記されていた。これを見たふたりは、今までの事実がすべて整合性を持つことに気づき、寮監であるマクゴナガルに話そうと職員室へ向かう。そのとき、城内にマクゴナガルの声で「生徒は全員寮に待機、教授は2階廊下へ集合」するよう放送が流れる。教授一同は遅れてやってきたロックハートに「スリザリンの怪物」の対応を一任するが、盗み聞きしていたハリーとロンは、ロンの妹であるジニー・ウィーズリーが連れ去られたと知り愕然とする。

ハリーとロンは、ロックハートが教授たちから「スリザリンの怪物」退治を任されていたことを思い出し、そのもとを訪ねる。ロックハートは忘却術で他人の功績を横取りしていたにすぎなかったが、一緒に「秘密の部屋」へ連れて行くことにする。マートルを訪ねた一行は彼女から死んだときの話を聞き、「秘密の部屋」へ続くトンネルの入り口がマートルの棲む3階の女子トイレにあることを知り、「秘密の部屋」に乗り込む。途中、トンネル内部で戻りたいロックハートとのあいだで小競り合いになり、ロックハートがロンの折れた杖を奪って魔法を使い、自身の記憶をなくす事態になる。その際トンネルが崩れ、ハリーはロンとロックハートを残してひとりで「秘密の部屋」へ向かう。

「秘密の部屋」で横たわっているジニーを見つけたハリーは、そこに50年前の生徒である16歳のT・M・リドルがいるのを見て驚く。リドルは自分が50年前の記憶であり、一連の事件はすべてジニーを操って実行させたもので、自分はジニーの魂で復活するのだと告げ、さらにみずからの正体が学生時代のヴォルデモート卿だと明かす。思い悩むハリーに、リドルは「スリザリンの怪物」バジリスクをけしかけ、始末させようとする。窮地に陥ったハリーのところへダンブルドアの校長室にいる不死鳥のフォークスが飛んできて、「組分け帽子」を渡す。ハリーは帽子から「グリフィンドールの剣」を取り出してバジリスクを倒し、その牙を使って日記を破壊することでリドルを消滅させる。

その後、ルシウスはハリーによって今回の「秘密の部屋」事件がすべて自身の陰謀であったことを暴かれ、学校の理事を解任される。ドビーはハリーの手によってマルフォイ家から「解雇」され、自由なしもべ妖精となる。記憶をなくしたロックハートはホグワーツを去り、ハーマイオニーをはじめ石にされた生徒たちもみな回復し、ホグワーツはふたたび平和を取り戻す。
出版と評判
制作

ローリングは『ハリー・ポッターと賢者の石』で高まった期待に応えられないことを心配し、『ハリー・ポッターと秘密の部屋』を完成させるのは難しいと感じた。予定通りブルームスベリー社に原稿を提出した後、彼女は原稿を持ち帰り、6週間掛けて修正した[1]。

本書の初期の原稿では、幽霊のほとんど首無しニックが、自分の状態と知られざる死の状況を説明する自作の歌を歌っていた。これは本書の編集者がその詩に関心がなかったため切り捨てられたが、その後J.K.ローリングの公式サイトで追加として公開された[2]。ディーン・トーマスの家族の背景が削除されたのは、ローリングと出版社が「不必要な余談」と考えたためで、ローリングはネビル・ロングボトム自身の発見の旅を「中心となる話の筋にとって、より重要」と考えた[3]。