Veiksmas vyksta XX amžiaus pradžioje (kelerius metus prieš pat Pirmojo pasaulinio karo pradžią) Šveicarijoje, tuberkuliozės sanatorijoje, esančioje netoli Davoso. Romano pavadinimas sukelia asociacijas su Gerzelbergo kalnu (Nuodėmingu arba Magiškuoju kalnu), kur, pasak legendos, minasingeris Tannhäuseris septynerius metus praleido nelaisvėje kartu su deivė Venera.
Romano herojus, jaunas vokietis, vardu Hansas Kastorpas, atvyksta iš Hamburgo į Berggofo sanatoriją aplankyti savo pusbrolio Joachimo Zimseno, kuris ten gydomas. Hansas Kastorpas ketina ne daugiau kaip tris savaites praleisti sanatorijoje, tačiau iki numatyto laikotarpio pabaigos jaučiasi blogai, kartu su pakilusia temperatūra. Atlikus medicininę apžiūrą, jam pasireiškia tuberkuliozės požymiai, o vyriausiojo gydytojo Behrenso reikalavimu Hansas Kastorpas ilgesnį laiką lieka sanatorijoje. Nuo pat atvykimo Hansas Kastorpas atranda, kad laikas kalnuose iš viso neplaukia kaip lygumoje, todėl beveik neįmanoma nustatyti, kiek dienų, savaičių, mėnesių, metų praėjo tarp šių ar tų aprašytų įvykių ir kiek laiko visas romanas apima. Tačiau pačioje romano pabaigoje sakoma, kad Hansas Castorpas sanatorijoje praleido iš viso septynerius metus, tačiau net ir šią figūrą galima laikyti tam tikra menine konvencija.
Tiesą sakant, romano siužetas ir įvykiai yra absoliučiai nesvarbūs norint suprasti jo prasmę. Jie yra tik priežastis kontrastuoti skirtingas veikėjų gyvenimo pozicijas ir suteikia autoriui galimybę išsakyti savo burną daugeliu jam rūpimų klausimų: gyvenimu, mirtimi ir meile, liga ir sveikata, progresu ir konservatizmu, žmogaus civilizacijos likimu ant XX amžiaus ribos. Romane praeina kelios dešimtys personažų - daugiausia pacientai, gydytojai ir slaugos personalas: kažkas pasveiksta ir išeina iš Berghofo, kažkas miršta, tačiau jo vietoje nuolat atsiranda naujų.
Tarp tų, su kuriais Hansas Kastorpas susitinka jau pirmosiomis viešnagės sanatorijose dienomis, ypatingą vietą užima ponas Lodovico Settembrini - Carbonari palikuonis, laisvųjų laikų menininkas, humanistas, ryžtingas progreso šalininkas. Tuo pačiu metu, kaip tikras italas, jis aistringai nekenčia Austrijos ir Vengrijos. Jo neįprastos, kartais paradoksalios idėjos, išreikštos šviesia, dažnai kaustine forma, daro didžiulį poveikį jauno vyro, kuris pradeda gerbti p. Sethembrini kaip savo mentorių, mintims.
Svarbų vaidmenį Hanso Kastorpo gyvenimo istorijoje suvaidino ir jo meilė sanatorijos pacientei madam Claudia Shosha - meilė, su kuria dėl griežto išsilavinimo, kurį įgijo kalvinistų šeimoje, iš pradžių jis visomis išgalėmis priešinosi. Praėjo daug mėnesių, kol Hansas Kastorpas kalbės su savo mylimuoju - tai nutinka per karnavalą gavėnios išvakarėse ir Klaudijaus išvykimą iš sanatorijos.
Per laiką, praleistą sanatorijoje, Hansą Kastorpą rimtai nunešė daugybė filosofinių ir gamtos mokslų idėjų. Jis lanko psichoanalizės paskaitas, rimtai studijuoja medicininę literatūrą, domisi gyvenimo ir mirties klausimais, studijuoja šiuolaikinę muziką, savo tikslams pasitelkdamas naujausią technologijos pasiekimą - įrašymą ir kt. Iš esmės jis nebegalvoja apie savo gyvenimą lygumoje, jis pamiršta, kad ras ten darbą, praktiškai nutraukia ryšius su keliais savo artimaisiais ir pradeda gyvenimą sanatorijoje laikyti vienintele įmanoma egzistavimo forma.
Su jo pusbroliu Joachimu padėtis yra visiškai priešinga. Jis ilgai ir sunkiai ruošėsi karinei karjerai, todėl kiekvieną papildomą mėnesį, praleistą kalnuose, laiko nelaiminga kliūtimi įgyvendinti savo gyvenimo svajonę. Tam tikru momentu jis negali to pakęsti ir, nekreipdamas dėmesio į gydytojų perspėjimus, išeina iš sanatorijos, stoja į karo tarnybą ir gauna karininko laipsnį. Tačiau praeina labai mažai laiko, o jo liga pasunkėja, todėl jis yra priverstas grįžti į kalnus, tačiau šį kartą gydymas jam nepadeda, ir jis netrukus miršta.
Neilgai trukus į Hanso Kastorpo pažinčių ratą patenka naujas veikėjas - jėzuitų nafta, amžinas ir nesikeičiantis pono Settembrini priešininkas. „Nafta“ idealizuoja viduramžių Europos praeitį, smerkia pačią progreso sampratą ir visą šią koncepciją įkūnijančią šiuolaikinę buržuazinę civilizaciją. Hansas Castorpas atsiduria tam tikroje painiavoje - klausydamasis ilgų „Settembrini“ ir „Nafta“ ginčų, jis sutinka su vienu, paskui su kitu, tada randa prieštaravimų tiek viename, tiek kitame, kad nebegali žinoti, kuri pusė yra tiesa. Tačiau Settembrini įtaka Hansui Kastorpui yra tokia didžiulė, o įgimtas jėzuitų nepasitikėjimas yra toks didelis, kad jis visiškai stovi pirmojo pusėje.
Tuo tarpu madam Shosha kurį laiką grįžo į sanatoriją, bet ne viena, o lydima savo naujos pažinties - turtingo olando Peperkorno. Beveik visi „Berggof“ sanatorijos gyventojai yra veikiami šio besąlygiškai stipraus, paslaptingo, nors ir šiek tiek liežuvio primenamo žmogaus, magnetinės įtakos, o Hansas Kastorpas jaučia su juo kažkokius giminingus santykius, nes juos vienija meilė tai pačiai moteriai. Ir šis gyvenimas baigiasi tragiškai. Kai galutinai sergantis Peperkornas pasivaikščioja prie krioklio, visaip linksmina savo draugus, vakare jis kartu su Hansu Kastorpu geria į „Brudershaft“ ir pereina prie „tavęs“, nepaisant amžiaus skirtumo, o naktį Peperkornas imasi nuodų ir miršta, netrukus ponia Shosha palieka sanatoriją - į šį kartą, matyt, per amžius.
Nuo tam tikro momento sanatorijos „Berghof“ gyventojų sielose pradedamas jausti nerimas. Tai sutampa su naujo paciento - danų Ellie Brand, atvykimu, kuris ypač pasižymi antgamtiniais sugebėjimais, ypač sugebančiais perskaityti mintis per atstumą ir sukelti nuotaiką. Pacientai yra priklausomi nuo dvasingumo, organizuokite sesijas, kuriose dalyvauja Hansas Kastorpas, nepaisydami priežastinio pajuokos ir jo globėjo Settembrini įspėjimų. Pažeistas būtent po tokių užsiėmimų ir galbūt dėl jų buvusio išmatuoto laiko praleidimo sanatorijoje. Pacientai ginčijasi, kartais konfliktai kyla dėl nereikšmingiausios progos.
Viename iš ginčų su „Nafta“ Settembrini tvirtina, kad savo idėjomis jis sugadina jaunystę. Susidūrimas veda į abipusius įžeidimus, o po to - į dvikovą. Settembrini atsisako šaudyti, o tada „Nafta“ šauna į galvą kulka.
Ir tada smogė pasaulinio karo griaustinis. Sanatorijos gyventojai pradeda eiti namo. Hansas Castorpas taip pat išvyksta į lygumą, p. Settembrini išsiskirstęs kovoti ten, kur jam artimas kraujas, nors pats ponas Settembrini, atrodo, palaiko visiškai kitą pusę šiame kare.
Paskutinėje scenoje Hansas Kastorpas vaizduojamas bėgantį, šliaužiantį, krintantį kartu su tais pačiais jaunais kareivių vyrais, kurie pateko į Antrojo pasaulinio karo mėsmalę. Autorius sąmoningai nieko nesako apie galutinį savo herojaus likimą - istorija apie jį yra baigta, o autorius savo gyvenimu domėjosi ne šiaip sau, o tik kaip pasakojimo fonas. Tačiau, kaip pažymėta paskutinėje pastraipoje, Hansas Kastorpas turi mažai vilčių išgyventi.