Гарри Поттер переходит на второй курс Школы чародейства и волшебства Хогвартс. Эльф Добби предупреждает Гарри об опасности, которая поджидает его там, и просит больше не возвращаться в школу.

Юный волшебник не следует совету эльфа и становится свидетелем таинственных событий, разворачивающихся в Хогвартсе. Вскоре Гарри и его друзья узнают о существовании Тайной Комнаты и сталкиваются с новыми приключениями, пытаясь победить темные силы.

Съёмки фильма начались 19 ноября 2001 года, через три дня после выхода в прокат первого фильма «Гарри Поттер и философский камень». Завершился съёмочный процесс 26 июля 2002 года.
По словам Дэниэла Рэдклиффа «Гарри Поттер и тайная комната» его самая любимая книга Поттерианы.
«Липовым» названием картины, которое использовалось для того, чтобы сбить с толку фанатов и местных жителей, было «Инцидент на 57-й улице». Так называлась одна из популярных песен Брюса Спрингстина, написанная в 1973 году.
Первоначально роль Златопуста Локонса была предложена Хью Гранту, который дал предварительное согласие, но через время всё же отклонил предложение из-за занятости в других проектах. Впоследствии актёр не раз открыто сожалел о своём решении. После его отказа роль могла также достаться Алану Каммингу.
Роль Тома Реддла в итоге получил 23-летний Кристиан Колсон, хотя на открытые прослушивания на неё приглашались только юноши в возрасте от 15 до 17 лет.
Чтобы получить представление о том, насколько неприятным и отталкивающим должен быть его персонаж, Джейсон Айзекс (Люциус Малфой) пересмотрел сцены с участием Тома Фелтона (Драко Малфой) в первом фильме.
Роль молодого Хагрида сыграл тот же актёр, который использовался в качестве его дублёра во всех фильмах френчайза. Правда, для более полного соответствия его голос был дублирован Робби Колтрейном.
Во время съемок сцен с участием Добби актёры смотрели и разговаривали с теннисным мячиком, закреплённым на конце длинного жезла, который показывал место, где в каждый момент должен был находиться этот персонаж, который впоследствии был добавлен с помощью компьютерной графики.
Когда Гарри входит в кабинет профессора Дамблдора среди портретов великих волшебников картин можно увидеть портрет Гэндальфа Серого из трилогии Дж. Р. Толкиена «Властелин колец». Он находится над входной дверью и чуть правее от того места, где стоит Гарри.
Среди множества портретов развешенных по всей школе также можно заметить портреты исполнительного продюсера Марка Рэдклиффа и художника-декоратора Стюарта Крэйга.
Гобелены, висящие в гостиной Гриффиндора, представляют собой копии комплекта из шести фламандских гобеленов «Леди и единорог», датированных концом пятнадцатого столетия. Их оригиналы в настоящее время находятся в парижском музее Cluny.
Приветственный салют, которым Гарри и Драко Малфой обмениваются перед дуэлью, представляет собой несколько модифицированную версию салюта фехтовальщиков.
Автомашина мистера Уизли это Ford Anglia, того же цвета и той же модели, в которой Дж. К. Роулинг и её лучший школьный друг ездили много лет назад. Благодаря воспоминаниям о том, как писательница вела её, машина попала на страницы книги, а потом и в фильм.
Для того чтобы надлежащим образом заснять сцену, где Гарри и Рон налетают на Гремучую иву, пришлось полностью разбить четырнадцать автомашин Ford Anglia.
Регистрационный номер автомашины мистера Уизли 7990 TD.
В сценах, где ученики школы были превращены в камень, вместо актёров были использованы специально сконструированные модели в полный рост.
Фраза Люциуса Малфоя «Я уверен, что мистер Поттер всегда будет рядом, чтобы спасти нас» была полной импровизацией со стороны Джейсона Айзекса и Дэниэла Рэдклиффа.
Сцена в книжном магазине Flourish and Blotts снималась на той же съёмочной площадке, что и магазин волшебных палочек Олливандера в первом фильме, только с изменёнными декорациями.
Для того чтобы правдоподобно изобразить спицы вяжущие в воздухе сами по себе в доме семейства Уизли, один из членов съёмочной группы убедил свою мать позволить наблюдать за ней и снимать её за вязанием в течение нескольких часов.
Для съёмок внутренней части вокзала Кинг-Кросс на самом деле была использована соседняя железнодорожная станция St Pancras. Продюсеры посчитали, что её архитектура визуально выглядит более привлекательно.
Все четверо детей режиссёра Криса Коламбуса появляются в эпизодических ролях в фильме. Элинор Коламбус, как и в первом фильме, сыграла роль Сюзан Боунс, Брендан Коламбус мальчика в классе для выполнения домашних заданий, Виолет Коламбус маленькую девочку с цветами и Изабелла Коламбус маленькую девочку в книжном магазине.
37-летняя Ширли Хендерсон, сыгравшая Плаксу Миртл, стала самой возрастной актрисой или актёром в роли кого-либо из учеников школы Хогвартс.
Из-за занятости в других проектах Джон Уильямс не смог полностью завершить работу над саундтрэком фильма. Композитор-арранжировщик Уильям Росс был специально приглашён, чтобы адаптировать материал Джона Уильямса и закончить музыку к фильму. Впоследствии он также дирижировал оркестром во время её записи.
Первоначально исполнителю главной роли Дэниэлу Рэдклиффу в качестве гонорара было предложена очень скромная сумма в 125 тысяч фунтов стерлингов (181 500 долларов). Такая несправедливость побудила вмешаться британский профсоюз актёров, и после переговоров с его участием зарплата актёра была поднята до 2 миллионов фунтов (около 3 миллионов долларов).
Трейлер картины появился на экранах кинотеатров вместе с фильмом «Скуби-Ду» (2002). Многие поклонники приключений Гарри Поттера брали билеты на этот фильм только для того, чтобы увидеть трейлер на большом экране.
Фильм стал последней ролью Ричарда Харриса, который скончался 25 октября 2002 года, за три недели до выхода фильма в прокат.
Продажа билетов на фильм началась в Британии более чем за месяц до официальной премьеры.
Единственный из первых четырёх фильмов Поттерианы не получивший ни одной номинации на Оскар.