超常現象捜査防衛局“BPRD”のエージェントであるヘルボーイ（ロン・パールマン）は、水棲人のエイブ（ダグ・ジョーンズ）、念動発火能力者のリズ（セルマ・ブレア）と組み、怪事件の捜査や魔物退治にあたっていた。BPRDの存在は極秘だが、徐々に民間人にも気づかれ始め、局長のマニング（ジェフリー・タンバー）は証拠隠滅とマスコミ対策に追われていた。ある夜、マンハッタンのオークション会場が何者かに襲撃される。BPRDチームが現場に到着すると、凶暴な“歯の妖精”の群れがいた。退治には成功するが、ヘルボーイの姿はテレビカメラに収められ、世界中に報道される。そのため、幽体離脱中に肉体を失った霊媒ヨハン・クラウス（ジョン・アレクサンダー、ジェームズ・ドッド）がお目付け役としてBPRDに加わる。一方、闇の世界では、ベツムーラ王国のバロル王の息子・ヌアダ王子（ルーク・ゴス）が王宮に戻る。絶滅寸前のエルフ族の末裔でもあるヌアダは、地上の支配者である人間を抹殺しようとしていた。そこで、封印されている不滅の鋼鉄兵団“ゴールデン・アーミー”を復活させるため、3つに分割された王冠を集めていた。1つ目のパーツはオークション会場で、2つ目はバロル王を殺害して手に入れる。しかし最後のパーツは、ヌアダの双子の妹・ヌアラ王女（アンナ・ウォルトン）が持ち出していた。事件の首謀者を捜すヘルボーイたちは、ブルックリン橋付近の地下世界にある“トロールの市場”に侵入する。そこでエイブがヌアラを救出し、ヌアダの手下・ウィンクと対決する。ヘルボーイたちが地上に戻ると、ヌアダが仕掛けた巨大植物が彼らの前に立ちはだかる。ヘルボーイは戦闘の末、巨大植物にとどめを刺すが、パニックになった市民たちは彼に罵声を浴びせる。ヌアラはBPRD本部で保護されるが、ヌアダはヘルボーイに致命傷を負わせ、ヌアラを連れ去る。ヘルボーイたちはゴールデン・アーミーの覚醒を食い止めるため、最後の戦いに挑む。