在瑞典南部的小村庄里，有个顽皮捣蛋的小男孩儿——尼尔斯。一天，小精灵把戏弄他的尼尔斯变成了一个小人儿。尼尔斯本想到园子里找小精灵把自己变回来，却无意间看到雄鹅莫顿想要跟随雁群一起飞走。他死死地抱住莫顿的脖子，却被莫顿带上了天空，开启了他的骑鹅之旅。
一开始，大雁们都排斥尼尔斯与莫顿，不想带他们去拉普兰。一天夜里，雁群在维姆布湖上休息时，一只名叫斯密尔的狐狸偷袭了雁群。尼尔斯与斯密尔斗智斗勇，救下了被叼走的大雁。斯密尔却一无所获，狼狈惨败。领头雁阿卡终于接纳了尼尔斯和莫顿。
在一个农庄里，一位老奶奶亲眼目睹了尼尔斯将松鼠宝宝送给母松鼠喂奶的全过程。农庄的主人得知此事后，将母松鼠和她的孩子们一起放回了树林。尼尔斯救松鼠的故事在动物界里传扬开来。两三天后，尼尔斯又解救了因为一时疏忽被人类抓走的莫顿。此后，莫顿和尼尔斯成了亲密无间的伙伴。
在格里敏大楼里，尼尔斯和阿卡帮助黑老鼠战胜了贪婪的灰老鼠。在鹤之舞表演大会上，狐狸斯密尔咬死一只大雁，触犯了和平相处的规矩。一只年长的狐狸咬下了斯密尔的耳朵，斯密尔只好逃离了库拉山。此后，斯密尔便对雁群怀恨在心，他一路跟踪雁群，寻找机会复仇。
尼尔斯一边旅行一边帮助需要帮助的小动物。他救治了受伤的灰雁邓芬;设计摔死了三只贪婪的狐狸，解除了山羊的烦恼;为可怜的老奶奶料理后事;解救绿头鸭;帮助老马和主人相认。尼尔斯的善良和勇敢得到了动物们的认可。
斯密尔在叶尔斯塔湾偷袭天鹅，正好被外出觅食的尼尔斯发现了，他大声呼喊并提醒天鹅，斯密尔气急败坏地扑向尼尔斯。尼尔斯跟着农夫回到农舍，斯密尔也跟了过来。在看门狗的帮助下，尼尔斯用锁链锁住了斯密尔。斯密尔失去了自由，得到了应有的下场。
在法隆市，尼尔斯营救了被困在小屋里的渡鸦。在斯康森公园，尼尔斯救下了小雕高尔果，并让他和他的养母阿卡和好。到达拉普兰后，尼尔斯又帮助放鹅姑娘奥萨与父亲团聚。
在拉普兰度过了一段美好的时光，尼尔斯和大雁们又要开始往南飞了。回到斯康耐，阿卡用金币表示对尼尔斯的感谢，但尼尔斯并没有收下这些金币。
尼尔斯担心家人，悄悄回到家中，发现莫顿遇到了生命危险。尼尔斯敲门阻止父母杀掉莫顿的那一刻变回了原来的样子。