因为尼尔斯戏弄了小精灵，受到惩罚变成一个拇指大的小人。尼尔斯不爱学习，一看到书本就会犯困；不爱牧鹅放鸭，会经常捉弄家里饲养的小动物，以至于家禽看到他就会咬他。

可是同住一个小村庄里的还有一群小精灵，尼尔斯有一天戏弄了一只小精灵，受到惩罚变成一个拇指大的小人。还没等他弄明白是怎么回事，他已经骑在家鹅马丁（一译莫顿）的脖子上，和一群大雁飞上了天空。

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“小人”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。