Chiếc Chìa Khóa Bí Ẩn phim xoay quanh nhân vật Oskar Schell, một cậu bé 9 tuổi rất thích phiêu lưu và luôn tự cho mình là một nhà phát minh nghiệp dư, nhà thiết kế đồ trang sức, nhà thiên văn, một nhà khoa học ăn chay và một nghệ sĩ theo chủ nghĩa hòa bình. Mọi việc bắt đầu khi cậu bé tình cờ tìm thấy chiếc chìa khóa mà cha cậu, người đã mất sau vụ tấn công 11/09, giấu trong chiếc bình. Vậy là Oskar quyết định đến thành phố New York để giải mã bí ẩn đằng sau chiếc chìa khóa này. Liệu Oskar sẽ gặp những nguy hiểm gì? Cậu có tìm được bí mật của chiếc chài khóa và cái chết của cha mình?