Die zwölfjährige Bibi Blocksberg (Sidonie von Krosigk) wohnt mit ihren Eltern Barbara (Katja Riemann) und Bernhard (Ulrich Noethen) in einem idyllischen Hexenhäuschen am Rand von Neustadt. Weil sie gerade ein Zwillingspaar vor dem Feuertod rettete, indem sie einen Wolkenbruch herbeizauberte, wird Bibi Blocksberg mit ihrer Mutter von der Oberhexe Walpurgia (Monica Bleibtreu) auf den Blocksberg eingeladen, wo ihr schon jetzt feierlich eine Hexenkugel überreicht werden soll, die junge Hexen sonst erst im Alter von fünfzehn Jahren bekommen. Bernhard Blocksberg, der als Finanzchef der Firma „Jungbrunn Pharma“ mit den Vorbereitungen einer Fusion zu tun hat und völlig überlastet ist, hält nichts von den Hexenkünsten seiner Tochter und bedauert es schon beinahe, eine Hexe geheiratet zu haben. Aber Barbara ist stolz auf Bibi und reitet mit ihr auf Hexenbesen zum Blocksberg.

Dort erfährt Bibi von den jungen Hexen Schubia (Anja Sommavilla) und Arkadia (Elea Geissler), dass jemand das Rezept für ein ewige Jugend verleihendes Elixier aus dem Tresor für geheime Formeln gestohlen hat. Rabia von Katzenstein (Corinna Harfouch) wird als Diebin verdächtigt, aber nachweisen konnte man es ihr noch nicht.

Rabia missgönnt Bibi Blocksberg den Erfolg und lässt die kostbare Kristallkugel während der Zeremonie fallen, sodass sie in tausend Scherben zerspringt. Zwar beteuert Rabia, es nicht absichtlich getan zu haben, aber Walpurgia durchschaut sie und zwingt sie, Bibi Blocksberg als Ersatz ihre eigene Hexenkugel zu übergeben.

Auf Schloss Katzenstein berichtet Rabia ihrem sprechenden Kater Maribor (Stimme: Rufus Beck) von den Ereignissen auf dem Blocksberg. Bis auf zehn hatte sie alle dreihundert Ingredienzen des Elixiers für ewige Jugend zusammen, aber nun wurde sie ihrer Hexenkugel beraubt, in der sie das gestohlene Geheimrezept versteckt hatte. Maribor ist noch ungehaltener darüber als Rabia, denn sein Fell ist schon ganz grau und er sehnt sich nach einer Verjüngung.

Bibi Blocksbergs Freund Florian (Maximilian Befort) wohnt bei ihr und ihren Eltern, solange sein allein erziehender Vater Tom (Christian Nickel), ein Trompeter, auf einer Konzertreise ist. Sie wollen die Hexenkugel ausprobieren und Tom bei seinem Auftritt in London sehen. Aber der Jazzclub hat Betriebsferien, und sie sehen Tom stattdessen mit einer Frau zusammen. Florian ist traurig, dass sein Vater ihn offenbar angelogen hat.

Um sich die Kugel zurückzuholen, verwandelt Rabia sich in ein Streifenhörnchen, aber am nächsten Morgen schnappt Florian ihr Bibis Hexenkugel vor der Nase weg und steckt sie ein, um später noch einmal nach seinem Vater zu sehen. Rabia verfolgt Florian und imitiert im Schulhaus eine Putzfrau, um nicht aufzufallen. Auf dem nassen Fußboden rutscht Florian aus, stolpert über die kniende Hexe – und aus seinem Rucksack rollt die Kristallkugel Bibi Blocksberg vor die Füße. Die ist sehr ungehalten über ihren Freund.

Florian übernachtet deshalb nicht länger im Gartenhäuschen der Blocksbergs, sondern schläft wieder zu Hause, wo sich die Haushälterin, Frau Hübner (Billie Zöckler), um ihn kümmert. Zufällig stößt er auf die Schallplatte einer Hammondorgelspielerin, die auf dem Coverfoto seinen Teddybären neben sich hat. Seine Eltern hatten sich bald nach seiner Geburt getrennt. Handelt es sich bei der Musikerin um seine Mutter?

Rabia denkt sich einen anderen Plan aus, um ihre Hexenkugel zurückzubekommen: Sie will dafür sorgen, dass Barbara und Bibi Blocksberg der Hexerei entsagen. Dann müssen sie nämlich ihre Kugeln zurückgeben. Um dieses Ziel zu erreichen, schleicht sie sich in Bernhard Blocksbergs Büro und bringt die Daten auf der von ihm erstellten Bilanz durcheinander. Deshalb erkennt er bei der anschließenden Geschäftsbesprechung mit den Fusionspartnern seine Zahlen nicht wieder. Es fehlen 3 Millionen, und Blocksberg gerät in Verdacht, sie veruntreut zu haben. Sein Chef, Dr. Buttkock (Alexander Held), gibt ihm achtundvierzig Stunden, die Sache in Ordnung zu bringen und stellt außerdem die Bedingung, dass Blocksbergs Frau und Tochter der Hexerei abschwören, denn er hat sich gerade über das Foto in der Lokalzeitung geärgert, das die Reporterin Karla Kolumna (Inga Busch) vom Flug der beiden auf ihren Hexenbexen gemacht hatte. Alles läuft, wie von Rabia erwartet.

Aus Liebe zu ihrem Mann überredet Barbara ihre Tochter, mit ihr zusammen der Hexerei für alle Zeiten zu entsagen und ruft die Oberhexe an, damit die Abschwörungszeremonie vorbereitet wird. Traurig fliegen sie noch einmal zum Blocksberg.

Dort erzählt Bibi den Hexen Schubia und Arkadia, dass in ihrer Kristallkugel Buchstaben zu schwimmen scheinen, die Wörter ergeben, die sie nicht versteht, und sie nennt ein Beispiel. Schubia und Arkadia begreifen rasch, dass es sich um das Wort Berberitze in einer Geheimsprache handelt, und sie wissen, dass Berberitze ein Bestandteil des Elixiers ewiger Jugend ist. Rabia versteckte also das gestohlene Geheimrezept in ihrer Kugel! Mit ihrer Erkenntnis können die drei jungen Hexen jedoch zunächst nichts anfangen, denn Rabia hat sie mit einem Zauberspruch im Waschraum der Toilette eingesperrt.

Deshalb kann Bibi auch nicht verhindern, dass Barbara Blocksberg ihr Zauberbuch und ihren Hexenbesen während der Abschwörungszeremonie ins Feuer wirft und ihre Zauberkugel einschmilzt. Rabia ist entsetzt: Sie hatte erwartet, ihre Kugel zurückzubekommen, und jetzt erfährt sie, dass die Kristallkugeln zurückgetretener Hexen eingeschmolzen werden.

Während Barbara – nun als normale Frau – in den Vorgarten ihres Hauses plumpst, gelingt es Bibi und ihren beiden Freundinnen, sich zu befreien. Ohne lange Erklärungen besteigt Bibi Blocksberg ihren Besen, um zu ihrer Mutter nach Hause zu eilen. Aber die Eltern haben sich inzwischen Sorgen über Bibis Ausbleiben gemacht und sind losgefahren, um sie zu suchen.

Zufällig entdeckt Rabia das Ehepaar Blocksberg, das sich mit dem Auto auf einer Wiese festgefahren hat, lockt die beiden in ihr Schloss und sperrt sie in einen Käfig.

Bibi Blocksberg sucht Florian auf, um die Kugel bei ihm in Sicherheit zu bringen. In der Kugel sieht sie, dass ihre Eltern von Rabia auf Schloss Katzenstein gefangen gehalten werden. Sie nimmt Florian auf ihrem Hexenbesen mit dorthin. Rabia kämpft mit allen Mitteln, um Bibi davon abzuhalten, ihre Eltern zu befreien, doch am Ende stürzt sie in einen Brunnen.

Sie muss sich vor den Hexen auf dem Blocksberg verantworten und wird von Walpurgia zu fünf Jahren im Gruselmoor verurteilt. Walpurgia schmilzt Bibis Hexenkugel mit der geheimen Formel ein, gibt ihr jedoch eine neue Kugel und nimmt auch Barbara erneut in den Kreis der Hexen auf.

Als Familie Blocksberg wieder zu Hause ist, erhält Bernhard einen Anruf von Dr. Buttkock: Der Geschäftsbericht ist völlig in Ordnung.

Tom kommt von seiner angeblichen Konzertreise nach Hause – und bringt Florians Mutter Annalena (Jeanette Hain) mit: Die beiden Musiker haben sich versöhnt, wollen aber nicht wieder heiraten.