有一個調皮的小男孩叫尼爾斯。因為在家裡捉弄了一隻小精靈,他被小精靈變成了一個拇指大小的小人兒。這時,天空中飛過一群大雁,家裡的一隻雄鵝也想和大雁一起飛行。尼爾斯為了阻止雄鵝飛走,就抱住了雄鵝莫頓的脖子,卻被莫頓帶上了天空,越飛越高。從此,尼爾斯就開始了神奇的騎鵝之旅。
領頭雁名叫阿卡,她對尼爾斯十分警惕。不過,尼爾斯從狐狸斯密爾手中救下了一隻大雁後,便得到了阿卡的信任。大雁阿卡答應帶尼爾斯一起去旅行。此後,斯密爾卻對尼爾斯懷恨在心,一直跟蹤大雁,找機會偷襲。
大雁們飛到了農莊,在這裡尼爾斯幫助一隻被關在籠子裡的母松鼠,他把松鼠的孩子們送過來餵奶。農莊的主人覺得囚禁這隻母松鼠是件很不光彩的事,他吩咐老奶奶把母松鼠和她的孩子們都送回了榛樹叢。從此,尼爾斯在動物界留下了好名聲,動物們都願意找他幫忙。
雁群飛到了厄蘭島,尼爾斯在這裡救了灰雁鄧芬。在葉爾斯塔灣,尼爾斯又遇到了斯密爾。為了逃脫斯密爾的追捕,尼爾斯來到附近的農舍,解開了看門狗的鎖鏈。當看門狗撲倒斯密爾時,尼爾斯趕緊用狗鏈拴住了斯密爾。斯密爾成了一條“看門狗”。
在法隆市,尼爾斯解救了被困在小房子裡的渡鴉巴塔基。巴塔基告訴尼爾斯只要有人願意和他交換身份,他就能重新變回人。但是,尼爾斯不想背棄莫頓,也不想傷害無辜的人,他選擇了繼續做個小人兒。
尼爾斯在斯康森動物園裡救出了一隻名叫高爾果的小雕,在尼爾斯的撮合下,高爾果和他的養母阿卡和好如初。達拉普蘭後,尼爾斯遇到了放鵝姑娘奧薩和她的弟弟小馬茨,在尼爾斯的幫助下奧薩終於找到了自己的父親。
在拉普蘭快樂地生活了幾個月後,大雁們準備啟程南飛了。回到斯康耐後,阿卡想把自己多年前發現的金幣送給尼爾斯作為酬謝,可尼爾斯卻拒絕了。
得知家裡的日子過得很艱難,尼爾斯悄悄回到家中一看究竟,卻發現莫頓和鄧芬被父母抓住了。為了刀下救“人”,他鼓起勇氣捶打屋門,這時他變回了原來的樣子。