尼尔斯是个懒散、不爱学习的男孩子，由于没有对小狐仙兑现诺言而被变成了拇指般大的小人。变成“拇指”后的尼尔斯从此能听懂禽兽的语言。一群北飞的大雁从天上飞过，尼尔斯家的一只鹅受到诱惑也想跟着飞走，尼尔斯抱住了鹅脖子，但他不仅没有拖住鹅，反而被鹅带上了空中。群雁的头领对尼尔斯的傲慢很反感，不愿意带着他飞行。但尼尔斯从狐狸的口中救出了一只大雁，领头雁大受感动，决定带着他横穿瑞典，飞往它们要去的地方。在瑞典上空飞行的日子里，尼尔斯目睹了动物之间的恶战；观看了一年一度的鹤舞表演；遇上了许多稀奇古怪的事情；还看到了一座海底城堡；了解了祖国的山山水水；亲身经历了许多危险。在与雁群生活了多日以后，尼尔斯与大雁建立了深厚的情感，也明白了做人的道理，他决定回到家中。此时尼尔斯已经变成一个勤劳善良，可以使父母感到自豪的好孩子。