一个名叫尼尔斯的小男孩出生在一个农民家里，他生性顽皮，不爱学习，经常调皮捣蛋，尤其喜欢欺负小动物。直到有一天，一个小精灵出现在了他的家中，尼尔斯因为捉弄了小精灵，被施了魔法，变成了一个小人。男孩子吓坏了，在院子中被动物们嘲笑的他，发现家里的一只雄鹅要跟着一群大雁飞走。情急之下，尼尔斯抱住了雄鹅，却忘记了自己还是一个小人儿的事情。就这样，尼尔斯开始了他的骑鹅旅行。

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刚开始的时候，尼尔斯确实很伤心。可是他很快又开心了起来，因为他从未体验过在空中翱翔的感觉。然而，大雄鹅莫顿和尼尔斯却遇到了种种困难：莫顿是家鹅，所以很难坚持长时间在空中飞行；尼尔斯找不到食物，面临着饥寒交迫；莫顿又因为长时间飞行奄奄一息……而这一切最终都迎刃而解，尼尔斯因为救了雄鹅莫顿——用尽全身力气将它拖到水塘边，让他喝水，而获得了雄鹅的信任和一条鱼。最终，他又从狐狸嘴里救走了领头雁阿卡，获得了雁群的信任。终于，他们要开始真正的历险了。

一路上，他们见识了白鹤之舞，遭受了狐狸的追击，去到了很多地方（厄兰岛、小卡尔斯岛、海底城市威尼塔……），并且莫顿还认识了一只美丽的小灰雁邓芬。就这样，他们经历了一场惊心动魄、惊喜连连的旅行。故事的最后，尼尔斯变回了他原来的模样，而他在也不是那个顽皮捣蛋的小男孩了。