从前，有个孩子叫尼尔斯，他十分淘气，经常捉弄小动物。一天，尼尔斯得罪了小精灵，小精灵将他变成了一个小人儿。他来到院子里，发现雄鹅莫顿要和大雁一起飞走。尼尔斯拼命地抱住鹅的脖子，想把莫顿拉回家，可是莫顿去意已决，尼尔斯只好跟着莫顿开始了他的骑鹅之旅。
雁群在维姆布湖面的浮冰上熟睡后，狐狸斯密尔偷袭雁群并叼走了一只大雁。尼尔斯奋不顾身地救回了大雁，赢得领头雁阿卡的信任。在维姆布湖附近的农庄里，尼尔斯把松鼠宝宝送到了被抓的母松鼠身边，感动了农庄的主人。农庄主人将松鼠母子放归了大自然。从此，尼尔斯在动物界出名了，并被动物们尊称为“大拇指”。
尼尔斯一路上帮助了很多小动物。在格里敏大楼里，他帮助黑老鼠对抗入侵的灰老鼠;在厄兰岛上，尼尔斯和莫顿一起救治了受伤的小灰雁邓芬，此后邓芬便和莫顿一样成了雁群中的一员;在小卡尔斯岛上，尼尔斯帮助山羊惩罚贪婪的狐狸，设计让狐狸掉入“地狱之洞”;在陶庚湖的农庄里，尼尔斯解救绿头鸭雅洛，让他重获自由;在斯康森公园，尼尔斯锯掉钢丝救出了被关在笼子里的小雕高尔果，在得知阿卡是高尔果的养母后，尼尔斯又帮助高尔果和阿卡和好如初。
雁群在拉普兰大峡谷度过了美好的夏季，又要飞回南方了。尼尔斯回到家乡后，阿卡用一袋金币答谢尼尔斯的真诚相待，可尼尔斯却拒绝了!
尼尔斯悄悄回家看望父母，发现父母正要杀掉莫顿和邓芬。他克服心理障碍，出面阻止父母杀自己的朋友。就在尼尔斯决心救下朋友的那一刻，他变回了原来的样子，一家人得以团聚。