这本书讲的是一个十四岁小男孩尼尔斯的故事。尼尔斯不喜欢读书，非常调皮，还经常捉弄家里的小动物，大家都很讨厌他。有一天，尼尔斯的父母去教堂了，尼尔斯在家里捉弄小精灵，被小精灵变成了一个拇指大的小人儿。

这时，一群大雁们飞过，家中的雄鹅莫顿也想飞走，尼尔斯为了不让大雄鹅飞走，就紧紧地抱住雄鹅的脖子，眨眼间，雄鹅腾空而起，它来不及将尼尔斯抖掉，就把尼尔斯一起飞到了空中。从此尼尔斯骑在鹅背上，跟随雁群走南闯北，一直飞到最东面的拉普兰省。

在这次骑鹅旅行中，尼尔斯不仅看到了大自然的美丽风光，增长见识，结识朋友。同时也经历了很多危险。他从各种动物身上学到了各种优点，也慢慢改掉了自己的缺点。比如尼尔斯帮助了大雄鹅救小灰雁邓芬，从动物园救出老鹰高尔果，帮奥萨找父亲，解救天鹅，解救大雄鹅，阻止人们夺走鸟儿的家园。一开始，大雁们得知尼尔斯是人类之后，并不相信他。在飞行途中，遇到了狡猾的狐狸斯密尔。尼尔斯舍身从狐狸斯密尔的嘴里救出一只大雁，大雁们对尼尔斯感激不尽，便一致同意让尼尔斯同他们一起旅行。

后来，尼尔斯为了寻找食物，被蚂蚁狠狠地咬了一顿；从农民的手中救出松鼠妈妈，获得了松鼠妈妈的谢礼——许多干梅子和核桃。

狡猾而又记仇的斯密尔让他的老朋友乌鸦去劫持尼尔斯。幸运的是，尼尔斯在鸽子、山雀，惊鸟、大雁和家鹅的帮助下，成功逃脱了，而斯密尔则被尼尔斯用铁链锁了起来。一天，一阵大风把尼尔斯从鹅背上吹了下来，正好被一只母熊抓住，被两只小熊宝宝当成玩具玩。熊爸爸回来后，发现尼尔斯，正准备吃掉尼尔斯时，尼尔斯看见一个猎人正在瞄准熊爸爸，尼尔斯赶紧提醒熊爸爸，救了熊爸爸一命。为了报答尼尔斯，熊爸爸完成了送尼尔斯回到马丁身边的心愿。尼尔斯又一次有惊无险地逃过了意外。

最后尼尔斯的善良感动了小精灵，小精灵解除了魔法，让尼尔斯回到自己的家中，旅行回来后的他已不是那个淘气，贪玩，爱捉弄人的尼尔斯了，而成了一个善良，乐于助人的人。可他再也找不到雁群，也听不懂动物语言，这神奇的旅行成了他一生中美好的回忆。