Tegevus toimub XX sajandi alguses (Esimese maailmasõja puhkemisele vahetult eelnenud aastatel) Šveitsis Davosi lähedal asuvas tuberkuloosi sanatooriumis. Romaani nimi kutsub esile seoseid Gerzelbergi mäega (Sinful ehk võlumägi), kus legendi järgi veetis mänesinger Tannhäuser seitse aastat vangijumalanna Veenuse juures.
Romaani kangelane, noor sakslane nimega Hans Kastorp, tuleb Hamburgist Berggofi sanatooriumisse, et külastada seal oma ravil olevat nõbu Joachim Zimsenit. Hans Kastorp kavatseb sanatooriumis veeta kuni kolm nädalat, kuid kavandatud perioodi lõpuks tunneb ta end halvasti, millega kaasneb temperatuuri tõus. Arstliku läbivaatuse tulemusel ilmnevad tal tuberkuloosi tunnused ning peaarst Behrensi nõudmisel jääb Hans Kastorp pikemaks ajaks sanatooriumisse. Juba saabumise hetkest avastab Hans Kastorp, et aeg mägedes ei voola üldse nagu tasandikul ja seetõttu on peaaegu võimatu kindlaks teha, mitu päeva, nädalat, kuud, aastat nende või muude kirjeldatud sündmuste vahel möödus ja kui kaua kogu romaan hõlmab. Romaani lõpus öeldakse siiski, et Hans Kastorp veetis sanatooriumis kokku seitse aastat, kuid isegi seda figuuri võib pidada teatavaks kunstikonventsiooniks.
Tegelikult pole romaani süžee ja sündmused selle tähenduse mõistmiseks absoluutselt olulised. Need on vaid vabandus tegelaste erinevate eluasendite vastandamiseks ja annavad autorile võimaluse rääkida oma huultest paljudele talle muret valmistavates küsimustes: elu, surm ja armastus, haigused ja tervis, progress ja konservatism, inimtsivilisatsiooni saatus 20. sajandi äärel. Romaanis möödub mitukümmend tegelast - peamiselt patsiendid, arstid ja õenduspersonal: keegi toibub ja lahkub Berghofist, keegi sureb, kuid nende asemele tuleb pidevalt uusi.
Nende seas, kellega Hans Kastorp kohtub juba sanatooriumis viibimise esimestel päevadel, peab erilist kohta hr Lodovico Settembrini - Carbonari järeltulija, vabamüürlane, humanist, kindlameelne progressi toetaja. Samas vihkab ta tõelise itaallasena kirglikult Austriat-Ungarit. Tema ebaharilikud, mõnikord paradoksaalsed ideed, mis on väljendatud heledas, sageli kaustilises vormis, mõjutavad tohutult noormeest, kes hakkab hr Sethembrini oma mentoriks austama.
Olulist rolli Hans Kastorpi eluloos mängis tema armastus sanatooriumi vene patsiendi Madame Claudia Shosha vastu - armastus, millega ta tänu kalvinistide peres aset leidnud rangele kasvatusele igati vastu peab. Mitu kuud möödub enne, kui Hans Kastorp räägib oma armastatuga - see juhtub paastuaja eelõhtul toimuva karnevali ajal ja Claudiuse lahkumisel sanatooriumist.
Sanatooriumis veedetud aja jooksul kandis Hans Kastorpi tõsiselt palju filosoofilisi ja loodusteaduslikke ideid. Ta osaleb psühhoanalüüsi loengutel, uurib tõsiselt meditsiinilist kirjandust, teda huvitavad elu ja surma teemad, ta õpib moodsa muusikat, kasutades oma eesmärkidel uusimat tehnoloogia saavutust - lindistamist jms. Sisuliselt ei mõtle ta enam oma elu tasandikul, ta unustab, et leiab seal töö, katkestab sidemed väheste sugulastega ja hakkab elu sanatooriumis pidama ainsaks võimalikuks eksistentsi vormiks.
Koos nõbu Joachimiga on olukord täpselt vastupidine. Ta oli end sõjaväeliseks karjääriks pikka aega ja raskelt ette valmistanud ning peab seetõttu iga mägedes veedetud lisakuu kahetsusväärseks takistuseks oma elu unistuse elluviimisel. Mingil hetkel ei suuda ta seda taluda ja, pööranud tähelepanu arstide hoiatustele, lahkub sanatooriumist, astub ajateenistusse ja saab ohvitseri auastme. Kuid aega kulub väga vähe ja tema haigus halveneb, mistõttu ta on sunnitud mägedesse naasma, kuid seekord ravi teda ei aita ja ta varsti sureb.
Vahetult enne seda langeb Hans Kastorpi tuttavate ringi uus tegelane - jesuiit Nafta, hr Settembrini igavene ja muutumatu vastane. Nafta idealiseerib Euroopa keskaegset minevikku, mõistab hukka progressi kontseptsiooni ja kogu selle kontseptsiooni kehastatud kaasaegse kodanliku tsivilisatsiooni. Hans Castorp satub mingisse segadusesse - kuulates Settembrini ja Nafta pikki vaidlusi, nõustub ta ühe või teisega, leiab siis vastuolusid nii ühes kui ka teises, nii et ta ei tea enam, kummal poolel tõde on. Settembrini mõju Hans Kastorpile on aga nii suur ja jesuiitide kaasasündinud umbusaldus on nii suur, et ta seisab täielikult esimese poolel.
Vahepeal naasis madame Shosha mõnda aega sanatooriumisse, kuid mitte üksi, vaid oma uue sõbra - rikka hollandlase Peperkorni - saatel. Peaaegu kõik Berghofi sanatooriumi elanikud satuvad selle tingimusteta tugeva, salapärase, ehkki pisut keelega seotud isiksuse magnetilise mõju alla ja Hans Kastorp tunneb temaga mingisugust sugulust, sest neid ühendab armastus sama naise vastu. Ja see elu lõpeb traagiliselt. Kui lõplikult haige Peperkorn jalutab juga, lõbustab oma kaaslasi igal viisil, õhtul joovad ta koos Hans Kastorpiga Brudershalli ja vahetavad vanusevahelistest erinevustest hoolimata teie poole ning öösel võtab Peperkorn mürki ja sureb, varsti lahkub Madame Shosha sanatooriumist - seekord ilmselt igavesti.
Alates teatud hetkest on sanatooriumi “Berghof” elanike hinges tunda teatud ärevust. See langeb kokku uue patsiendi - taanlase Ellie Brandi - saabumisega, kellel on eelkõige üleloomulikud võimed, kes suudab eemalt lugeda mõtteid ja tekitada meeleolu. Patsiendid on spiritismist sõltuvuses, korraldage seansse, milles Hans Kastorp osaleb, hoolimata tema mentori Settembrini kaustilisest naeruvääristamisest ja hoiatustest. See on pärast selliseid seansse ja võib-olla rikutud nende kunagise sanatooriumis mõõdetud aja möödudes. Patsiendid tülitsevad praegu ja siis kõige ebaolulisema olukorra pärast konfliktid.
Ühes Naftaga peetud vaidluses väitis Settembrini, et ta rikub oma ideedega noori. Lahkuminek põhjustab vastastikuseid solvanguid ja seejärel duelli. Settembrini keeldub tulistamast ja siis tulistab Nafta kuuli pähe.
Ja siis tabas maailmasõda. Sanatooriumi elanikud hakkavad koju minema. Ka Hans Kastorp lahkub tasandikule hr Settembrini poolt, et sõdida seal, kus ta on vere lähedal, ehkki hr Settembrini ise näib toetavat selles sõjas hoopis teistsugust külge.
Viimases stseenis on Hans Kastorpi kujutatud jooksmas, roomamas, kukkumas, koos samade noormeestega sõdurmantlis, kes langesid Teise maailmasõja lihaveski. Autor ei ütle oma kangelase lõpliku saatuse kohta tahtlikult midagi - lugu temast on läbi ja autor ei huvitanud oma elu iseenesest, vaid ainult loo taustana. Nagu viimases lõigus märgitud, pole Hans Kastorpil siiski ellujäämiseks vähe lootust.