La hantise de Hill House se déroule sur une seule semaine dans l’Amérique rurale des années 1950. L’histoire commence par une brève introduction à la distribution des personnages. Le Dr John Montague est le chercheur psychique qui est à l’origine de l’aventure à Hill House. Anthropologue et docteur en philosophie, la véritable passion du Dr Montague réside dans l’étude des phénomènes surnaturels. Toute sa vie, il a cherché une maison vraiment hantée. Sa recherche le mène à Hill House. Après avoir interrogé plusieurs anciens locataires ainsi que des recherches sur les effets personnels et les papiers laissés par la famille qui a construit Hill House il y a environ quatre-vingts ans, le Dr Montague est ravi de se rendre compte qu’il a trouvé la vraie chose. Hill House est la maison hantée par excellence et un endroit parfait pour étudier. Le Dr Montague espère rassembler des preuves irréfutables de la hantise de Hill House. Par la suite, il envisage de publier ses découvertes dans le but de légitimer son domaine d’étude dans l’arène académique.
À cette fin, le Dr Montague cherche des assistants pour le rejoindre pour un séjour d’été à Hill House. Il passe au peigne fin les archives des sociétés psychiques et des laboratoires paranormaux pour obtenir une courte liste de douze candidats prometteurs. A chacun d’eux, il adresse une lettre d’invitation. Le Dr Montague est un homme circonspect et ne déclare pas directement dans ses lettres que Hill House est hantée. Il se réfère à des rumeurs troublantes sur la maison, dans l’espoir d’attirer l’imagination du bon type d’assistant. De cette recherche exhaustive, le Dr Montague enlève deux assistantes : Eleanor Vance et Theodora. Eleanor est invitée en raison de son expérience passée avec les phénomènes poltergeist. Le Dr Montague a trouvé un récit fiable d’une pluie de pierres qui a bombardé la maison familiale d’Eleanor alors qu’elle n’avait que douze ans.
Theodora, une femme moderne qui évite l’utilisation de son nom de famille, est précieuse pour le Dr Montague car elle a une fois, sur une alouette, passé des tests de laboratoire pour évaluer sa capacité psychique. Elle a marqué parmi les meilleurs candidats jamais vus par le laboratoire. Le dernier membre du parti est Luke Sanderson, un jeune homme débauché dont la famille possède Hill House. Il est envoyé pour s’assurer que personne ne vole l’argenterie de la famille; cependant, sa riche tante, propriétaire de Hill House, essaie en fait de lui donner une occupation utile pendant quelques semaines, dans l’espoir de l’aider à éviter les ennuis. Hill House n’est pas le meilleur endroit pour éviter les ennuis. Dès leur arrivée, ils peuvent chacun ressentir la malveillance de la maison.
Eleanor et Theodora choisissent toutes deux d’accepter l’invitation du Dr Montague pour des raisons personnelles plutôt que professionnelles. Theodora a une énorme dispute avec sa colocataire et pense qu’un été à la campagne à Hill House pourrait être le meilleur moyen de se rafraîchir. Eleanor décide d’accepter l’offre du Dr Montague dans l’espoir de vivre une aventure. Elle a passé les onze dernières années à s’occuper de sa mère malade, récemment décédée. Eleanor a sacrifié une grande partie de sa jeunesse et de son bonheur personnel pour sa mère et vit maintenant malheureuse avec la famille de sa sœur. Elle aspire désespérément à avoir une maison et une vie à elle. Lorsque sa sœur et son mari refusent de laisser Eleanor conduire la voiture à Hill House, Eleanor se faufile tôt un matin et prend la voiture sans autorisation. Eleanor passe le voyage à Hill House en rêvant de vivre dans les différentes maisons qu’elle traverse en cours de route. Elle espère qu’enfin quelque chose d’intéressant lui arrivera à Hill House. Une vieille chanson résonne dans sa tête alors qu’elle s’approche de Hill House; le refrain de la chanson est les voyages se terminent par une rencontre amoureuse.
Eleanor est la première à arriver et elle est accueillie par M. et Mme Dudley, les gardiens de Hill House. Villageois de Hillsdale à proximité, les Dudley ne se soucient pas beaucoup des étrangers séjournant à Hill House. M. Dudley avertit Eleanor de s’éloigner et Mme Dudley l’informe que personne n’entendra si Eleanor crie à l’aide dans la nuit. Compte tenu de cet accueil glacial et du mal palpable qu’elle peut sentir dans la maison, Eleanor est terrifiée d’être seule dans l’immense et vieux manoir. Heureusement, Theo arrive rapidement et sa présence ensoleillée atténue la morosité de Hill House. Elle et Eleanor partent explorer les lieux avant qu’il ne fasse noir. Ils se lient rapidement d’amitié en marchant le long d’un sentier pittoresque qui les mène à un ruisseau qui murmure. Eleanor se rend vite compte que Theo est très perspicace. Theodora capte la maladresse sociale et la peur d’Eleanor et la traite avec une gentillesse douce. Soudain, Eleanor est alarmée par quelque chose dans l’ombre. Theo le sent aussi et les deux femmes se précipitent vers la sécurité relative de Hill House. Quand ils arrivent à la maison, ils voient Luke pour la première fois. Eleanor se dit que les voyages se terminent par une rencontre amoureuse.
Le Dr Montague les accueille tous à l’intérieur et cette nuit-là, le quatuor se réunit pour la première fois dans le salon, qui deviendra leur quartier général. Le salon, avec sa cheminée, est la pièce la plus confortable de Hill House, mais il n’est pas vraiment confortable. Le groupe fait de son mieux pour animer la maison hantée de sa bonne humeur. Chacun attend son aventure avec impatience et ils passent leur temps ensemble en toute convivialité. Dans l’esprit de l’aventure, aucun d’entre eux ne discute de leur vie ordinaire et mondaine. Eleanor, Theo, Luke et le Dr Montague se présentent tous de manière ludique, inventant des histoires amusantes sur leur passé supposé. La première nuit, le Dr Montague révèle pourquoi il a choisi Theo et Eleanor. Eleanor est visiblement bouleversée de se souvenir de la pluie de pierres, un incident qu’elle avait complètement oublié. Elle réagit sur la défensive et les tentatives de Theodora pour apaiser Eleanor trahissent la croyance de Theo qu’Eleanor elle-même était responsable des chutes de pierres. Néanmoins, la première nuit se termine bien, bien qu’Eleanor se reproche d’être si ouvertement reconnaissante d’avoir été acceptée par leur cercle social.
Le temps perd tout son sens à Hill House alors que les participants à l’étude du Dr Montague s’installent dans une routine. Ils passent leurs journées à explorer Hill House et à faire la sieste, car à partir de la deuxième nuit, ils sont tenus éveillés par des perturbations fantomatiques. Néanmoins, le petit groupe est ravi par les preuves qu’ils trouvent d’une véritable hantise. La pièce maîtresse de Montague est le point froid indéniable, qui existe à l’entrée de la pépinière décrépite. La nuit, le groupe a peur, mais pendant la journée, l’esprit d’aventure remonte le moral. Leur séjour à Hill House, du moins pendant la journée, ressemble à des vacances tranquilles dans une résidence d’été, complétées par la merveilleuse cuisine de la vieille Mme Dudley.
Les choses se compliquent cependant lorsqu’un triangle amoureux se développe entre Theo, Eleanor et Luke. Theo et Eleanor poursuivent Luke, ou plutôt, par respect pour la moralité de l’époque; les deux femmes encouragent et permettent à Luke de les poursuivre. Pourtant, dans les coulisses, des étincelles volent entre Theo et Eleanor. La relation vaguement définie de Theo avec sa colocataire fait allusion à sa préférence sexuelle. Eleanor se retrouve à répondre plus aux manières séduisantes de Theo qu’au flirt de Luke. Cependant, contrairement à Theo et Luke, qui recherchent tous deux une aventure estivale, Eleanor la cherche avec bonheur pour toujours. Elle choisit Théo comme compagnon de vie et annonce au Théo choqué qu’elle a l’intention de la suivre chez elle et d’emménager avec elle. Pour dissuader Eleanor, l’intérêt de Theo pour Luke prend une forte ampleur. La jalousie d’Eleanor mijote sous la surface et monte progressivement jusqu’à un point d’ébullition.
Lorsqu’un message sur Eleanor apparaît sur les murs, suivi d’une attaque surnaturelle contre la chambre et les biens de Theo, le groupe commence à craindre pour leur sécurité physique. Bien que le savant Dr Montague insiste sur le fait que les fantômes de Hill House ne peuvent pas leur faire de mal, il commente ostensiblement que les phénomènes poltergeist peuvent causer des dommages dans le monde physique. Tout le monde commence à soupçonner Eleanor d’être à l’origine des phénomènes effrayants, en particulier Theo, qui l’accuse carrément de chercher vengeance et attention.
Le mal qui se cache à Hill House se nourrit de l’inimitié croissante entre les deux femmes. En fait, Hill House semble mener une guerre psychologique contre Eleanor et Theo, creusant un fossé entre eux. Le comportement, les pensées et les sentiments de ces deux femmes font étrangement écho à la relation entre les sœurs Crain, deux petites filles qui ont grandi à Hill House il y a des décennies. Les sœurs Crain se sont également disputées à cause d’un homme et il semble parfois que le ressentiment d’Eleanor soit vraiment le ressentiment de la sœur aînée Crain. La sœur aînée, comme Eleanor, est devenue une vieille fille après avoir perdu son beau au profit de la sœur cadette. Les émotions vindicatives et douloureuses de cette bataille familiale résident toujours dans Hill House et alimentent le propre sentiment de perte et de soif de vengeance d’Eleanor. Le lecteur ne peut pas être sûr si c’est Eleanor ou Hill House qui est vraiment responsable des manifestations de plus en plus menaçantes. En Eleanor, Hill House a trouvé un véhicule parfait pour revivre les luttes tragiques du passé.
Lorsque le Dr Montague remarque à quel point Eleanor est devenue piégée par les fantômes de la maison, il insiste pour qu’elle parte pour sa propre sécurité. Hill House, cependant, ayant réclamé Eleanor, n’a pas l’intention de la laisser partir. Alors qu’Eleanor s’éloigne de la maison, elle se sent obligée d’accélérer et de tourner sa voiture vers un vieil arbre au coude de l’allée. Se sentant triomphante, Eleanor pense qu’elle a découvert un moyen de rester à Hill House malgré le fait d’avoir été si brutalement expulsée. Ce n’est qu’au dernier moment avant que sa voiture ne s’écrase contre l’arbre que la lucidité d’Eleanor revient. Elle se demande pourquoi elle fait une chose aussi désastreuse, mais il est déjà trop tard. Hill House a fait une autre victime à ajouter à la longue liste de morts mystérieuses et de suicides supposés qui ont eu lieu sur le terrain.