一個名叫尼爾斯的14歲，家住瑞典南部，父母十分勤勞善良，但是貧困的農民。里爾斯不愛讀書，喜歡調皮搗蛋，愛捉弄小動物。

初春時，真實的父母不在家上教堂去了，他在家捉弄了一個小狐仙兒，被施法變成了一個拇指大的小人。

就在這個時候，一群大雁飛過，呼喚著，家裡的雄鵝，便想跟大雁一起飛行。尼爾斯為了不讓父母傷心，抱住了雄鵝的脖子想阻止它飛走。可惜他太小了，簡直是微不足道，就這樣被雄鵝帶到了高空。

從此與尼爾斯和雄鵝加入了灰雁頭領艾卡帶領的隊伍，與他們一起旅行。他們從南方一直飛到了最北部的拉普蘭省。歷時八個月，領略到了祖國各個地方的美麗風光，增長了許多見識，聽說了很多傳說，也經歷了很多困難。

旅途中，尼爾斯為了救灰雁，得罪了狡猾的狐狸斯密爾。斯密爾蓄意報復，好幾次都差點把尼爾斯害死。聰明的尼爾斯請一條家犬幫忙，抓住了斯密爾。隨後斯密爾被家犬的主人賣到了動物園，過著沒有自由的生活。善良的尼爾斯不忍心，又幫斯密爾恢復了自由。

因為意外，尼爾斯與大雁隊伍走散了。他發現曾經救過自己的老鵰高爾果被鎖在動物園的籠子裡，失去了自由。所以他幫高爾果逃離籠子，得知艾卡曾養育過高爾果，它們後來產生了矛盾，誰也不理誰了。當高爾果幫尼爾斯重回雁群后，尼爾斯調解了高爾果和艾卡的矛盾，他們終於重歸於好。

回到家中的尼爾斯變回了正常模樣，從而也變成了一個助人為樂懂事，善良勤勞的好孩子，與從前不一樣了。

尼爾斯依依不捨地跟艾卡帶領的雁群告別，他永遠不會忘記這場旅行。