小男孩尼尔斯经常欺负小动物。有一天，他居然戏弄小精灵，于是小精灵把它变成了一个拇指大的小人儿。尼尔斯为了阻止雄鹅莫顿飞走，便骑在鹅背上，不料却和雄鹅一起开启了一段神奇的旅行。

在斯康耐平原，一只母松鼠被人类捉住了，尼尔斯把母松鼠的宝宝送到松鼠妈妈身边。人们看到嗷嗷待哺的松鼠宝宝后，决定把松鼠们放回榛树丛。从此，尼尔斯救松鼠的故事便传开了。

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雄鹅莫顿被人类抓住了，尼尔斯藏在学生的箱子里潜入城堡，把莫顿救了出来。此后，尼尔斯和莫顿的友情变得更深了。

一天夜里，雁群被狐狸斯密尔袭击，一只大雁被斯密尔叼走了，尼尔斯奋不顾身地救下那只大雁。从此，尼尔斯得到了雁群的信任，成了大雁真正的旅伴。狡猾的斯密尔哪里肯善罢甘休？他一直跟踪雁群，寻找机会报复大雁和尼尔斯。在罗纳比河，大雁们再次与斯密尔狭路相逢。诡计多端的斯密尔先后怂恿紫貂和水獭偷袭雁群，都被勇敢的尼尔斯击退了，斯密尔再次以失败告终。

在北去的途中，尼尔斯帮助了很多小动物。在小卡尔斯岛，尼尔斯帮助山羊击退了贪婪的狐狸，设计将三只狐狸引入“地狱洞”，解除了山羊的烦恼。在陶庚湖畔，尼尔斯解救绿头鸭，阻止了人类对陶庚湖的排水计划。后来，他还帮助老马和老马的朋友找到了避雨的地方，让老马和主人得以相认。即使遇到了要伤害的他的公熊，尼尔斯也是以德报怨，帮助公熊从猎人的枪口下逃脱。

斯密尔追踪雁群失去了线索，于是他决定主动出击，让信鸽把天鹅寻求帮助的假消息传给阿卡。当阿卡带着雁群赶到叶尔斯塔湾时才发现一切都是斯密尔的诡计。夜里，斯密尔准备偷袭天鹅，却被尼尔斯搅黄了。尼尔斯把狐狸引到附近的农舍。在看门狗的帮助下，尼尔斯用狗链拴住了斯密尔。从此，斯密尔再也不能伤害雁群了。

在动物园里，尼尔斯把阿卡的养子高尔果救了出来，并帮助阿卡和高尔果和好如初。

在拉普兰生活了一个夏季，雁群又飞回了斯康耐。为了答谢尼尔斯，阿卡决定将自己发现的金币送给尼尔斯，尼尔斯却拒绝收下。

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尼尔斯回到家中打探父母的消息，却看见爸爸妈妈要杀死莫顿。千钧一发之际，尼尔斯勇地站在父母面前，救下雄鹅莫顿。不知什么时候，尼尔斯已经变回了原来的样子。