Le jeune Bastien Bux redécouvre son imagination lorsque M.Corriandre, un libraire, lui donne le livre de "L'Histoire sans fin". Bastien est alors inspiré par ce livre qui parle du monde de Fantasia. Un monde où vit Atreyu, son alter-égo, qui a été choisi par la jeune Impératrice pour sauver son royaume de la sinistre puissance du Vide.

Bastien est convaincu que son professeur suppléant, le sournois M.Leblanc, cherche à lui nuire. Pendant ce temps à Fantasia, Atreyu est détourné de sa quête pour sauver la jeune Impératrice lorsqu'il découvre que la Princesse des Ténèbres, Xayide, a transformé les habitants de son village en drones imbéciles.

Rendu au chapitre quatre où Artax, le poney d'Atreyu, se fait empoisonner à l'Oasis de Nectar,Bastien n'en peut plus et tente de remettre le livre à M. Corriandre. Mais M. Corriandre exlplique alors à Bastien que s'il renonce à sa lecture, il condamne tous les habitants de Fantasia à vivre le chapitre quatre pour toujours. Bastien se rend compte que, tout comme Atreyu, il a aussi une mission.

Quand Bastien comprend, en lisant "L'Histoire sans fin", que rien ne peut exister à Fantasia sans avoir un nom, il demande à Marley et Lucas de l'aider à se débarrasser de M. Leblanc en effaçant toutes traces de lui dans l'école. Pendant ce temps à Fantasia, Atreyu et Broussaille se dirigent vers l'Oracle Sud. 

Lorsque Connor vole l'argent que Bastien avait économisé pour acheter un cadeau d'anniversaire à son père,Bastien demande à M. Corriandre e lui faire un prêt. A la place, M. Corriandre lui offre un emploi d'assistant à temps partiel dans sa boutique, le Capharnaüm de Corriandre.A Fantasia, Atreyu prend à son service La Belette et Boum Voyou des " Conseillers pour Missions Héroïques", pour l'aider à traverser les Portes Magiques qui se dressent entre lui et le remède pour sauver la jeune Impératrice. 

Bastien raconte à son père qu'il a vu le fantôme de sa défunte mère. Michael se laisse alors convaincre par April, une conseillère immobilière très sympathique, de vendre sa maison. Mais April travaille pour Xayide et a été envoyée dans le monde des humains pour empêcher Bastien d'aider Atreyu à découvrir le secret de la Porte des Enigmes et de sauver la jeune Impératrice.

Bastin découvre un crayon magique dans une lettre provenant de sa mère, une lettre qu'elle ne lui avait jamais envoyée. Mais avant que Bastien ne puisse répondre, M. Leblanc rend visite au père de Bastien sous prétexte de l'engager afin de le représenter dans son procès pour renvoi injustifié. C'est à ce moment que le crayon disparaît. A Fantasia, seulement armé d'un sceptre de bois magique, Broussaille et Atreyu se dirigent vers la Cité des Ténèbres afin de sauver le dragon Gri-Gri qui est tenu prisonnier par Xayide.

Bastien est surpris de voir Fallon porter le veston inimitable qui appartenait à sa mère et qu'il avait donné à un magasin de vêtements usagés. Fallon lui fait jurer de garder le secret et lui révèle qu'elle n'est pas l'enfant fortunée qu'elle prétend être. A Fantasia, Broussaille est gravement blessée en sautant en parachute de la Machine Volante.

Quand Bastien découvre que Connor oblige Lucas à faire ses devoirs à sa place, il tient à défendre son ami. C'est alors que Connor l'envoie se battre. Bastien ne voulant pas passer pour une mauviette, demande quelques technique de combat à M. Corriandre. A Fantasia, Atreyu se joint à trois héros déchus lorsque la Jeune Impératrice le renvoit dans son village armé seulement d'une épée inutile et rouillée.

Surpris entrain de se battre, Bastien et Connor doivent écrire un texte de mille mots pendant une semaine de retenues après l'école. Après quelques faux départs, Bastien emprunte certains éléments de "L'Histoire sans fin". Il est rendu à l'endroit où Atreyu et les trois héros partent pour le village de Woodland. Après la première retenue, Connor est captivé et les lors des retenues suivantes, il commence à avoir un effet bizarre et inattendu sur les événements à Fantasia.

Atreyu garde la promesse qu'il a fait à Broussaille : celle de l'aider à sauver le dragon Gri-Gri. Bastien, de son coté, affronte une de ses peurs à l'approche de la dans de l'école. Toutefois, lorsqu'il amène Fallon dans sa cachette pour lui lire un passage de "L'Histoire sans fin", Bastien dévoila par inadvertance les allées et venues de "L'Histoire sans fin" à Gemma, la fille d'April, qui est soupçonnée d'être une envoyée de la Cité des Ténèbres.

Atreyu se prépare alors pour une mission spéciale dans le monde des humains. Broussaile l'emmène jusqu'à la Bibliothèque du Sorcier, où la Curiosité complète sa formation pour ensuite lui révéler la vraie nature de la tâche à accomplir. Cependant, Atreyu arrive trop tard et il ne réussit pas à empêcher Gemma de s'emparer de "L'Histoire sans fin" et de la retourner à Fantasia.

Alors que Gmork poursuit Atreyu dans le monde des humains, Xayide ne peut s'empêcher de lire "L'Histoire san fin" avec des conséquences funestes. Lorsque Gemma remet le livre àBastien, un agent secret recruté par Xayide incite Bastien à reculer l'horloge du temps à Fantasia ; c'est ainsi que la Princesse des Ténèbres est ressucitée.