尼尔斯是一个十四岁的小男孩，他调皮、贪玩、任性、懒惰，不爱学习，还经常捉弄小动物。有一天，他在家里冒犯了一个小精灵，小精灵一气之下把他变成了一个拇指大的小人儿。当家鹅要随大雁一起飞行，他便跳到了大鹅莫顿的背上，开始了他的冒险之旅。

刚开始尼尔斯遭到大雁阿卡的排斥，但当他从狐狸斯密尔的口下救了一只大雁后，他便受到了大雁阿卡的认可，接着和大雁们一起向拉普兰飞去。

从此，尼尔斯开始帮助小动物和小孩。最开始先帮助了松鼠们，然后帮助黑老鼠不受灰老鼠的袭击，接着因为狐狸斯密尔想要复仇，先后让紫貂和水獭去攻击大雅，却都被尼尔斯用石头和尖铁皮阻止了。

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他们飞到了厄兰岛，得知有三只狐狸总爱来岛上抓羊吃。尼尔斯帮助羊群收拾了狐狸，那三只狐狸掉进了岛上的“地狱洞”。他还帮助奥萨和小马茨在湖面脱险，帮助乌普萨拉的大学生把手稿找回来，还把渡鸦巴塔基从一个笼子里救出来。

后来尼尔斯被困在斯康森，他遇到了同样被囚禁的老鹰高尔果，

尼尔斯挫开钢丝让高尔果重获自由，作为报答，高尔果把尼尔斯送回了雁群。

最后大雁们把尼尔斯送回了家。在尼尔斯的父母准备杀了大白鹅莫顿时，尼尔斯不顾一切的冲过去阻拦，他发现自己变回了原样。他没有了往日的调皮，也不再捉弄小动物，在这次的旅行中，他懂得了乐于助人，并收获了友谊和爱。