一个名叫尼尔斯的14岁，家住瑞典南部，父母十分勤劳善良，但是贫困的农民。里尔斯不爱读书，喜欢调皮捣蛋，爱捉弄小动物。
初春时，真实的父母不在家上教堂去了，他在家捉弄了一个小狐仙儿，被施法变成了一个拇指大的小人。
就在这个时候，一群大雁飞过，呼唤着，家里的雄鹅，便想跟大雁一起飞行。尼尔斯为了不让父母伤心，抱住了雄鹅的脖子想阻止它飞走。可惜他太小了，简直是微不足道，就这样被雄鹅带到了高空。
从此与尼尔斯和雄鹅加入了灰雁头领艾卡带领的队伍，与他们一起旅行。他们从南方一直飞到了最北部的拉普兰省。历时八个月，领略到了祖国各个地方的美丽风光，增长了许多见识，听说了很多传说，也经历了很多困难。
旅途中，尼尔斯为了救灰雁，得罪了狡猾的狐狸斯密尔。斯密尔蓄意报复，好几次都差点把尼尔斯害死。聪明的尼尔斯请一条家犬帮忙，抓住了斯密尔。随后斯密尔被家犬的主人卖到了动物园，过着没有自由的生活。善良的尼尔斯不忍心，又帮斯密尔恢复了自由。
因为意外，尼尔斯与大雁队伍走散了。他发现曾经救过自己的老雕高尔果被锁在动物园的笼子里，失去了自由。所以他帮高尔果逃离笼子，得知艾卡曾养育过高尔果，它们后来产生了矛盾，谁也不理谁了。当高尔果帮尼尔斯重回雁群后，尼尔斯调解了高尔果和艾卡的矛盾，他们终于重归于好。
回到家中的尼尔斯变回了正常模样，从而也变成了一个助人为乐懂事，善良勤劳的好孩子，与从前不一样了。
尼尔斯依依不舍地跟艾卡带领的雁群告别，他永远不会忘记这场旅行。