瑞典最南部村庄里住着小男孩尼尔斯，他性格孤僻，不爱读书，爱捉弄小动物。他在捉弄小狐仙时，被生气的小狐仙变成一个拇指大小的人。后来，他本想阻止家中雄鹅飞走，可是没有成功，自己还骑在了雄鹅的背上。于是，他骑着雄鹅，与一群大雁一起飞翔，开始了自己的冒险之旅。
动物们本来都很讨厌尼尔斯，可是变小后的尼尔斯经常帮助小动物，动物们慢慢又喜欢他了。尼尔斯和雄鹅加入了灰雁头领艾卡带领的灰雁队伍，它们一起旅行。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。他帮高尔果逃离笼子，得知艾卡曾养育过高尔果，但是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，两个动物重归于好。后来，尼尔斯从艾卡口中得知自己父母过得并不好，急切想回家看看。
回到家中的尼尔斯变回了正常模样，爸爸妈妈见到他非常开心。经过一番历险，尼尔斯已经成为了一个善良、勇敢、富有责任感的男孩。他依依不舍地跟艾卡带领的雁群告别，他永远也不会忘记自己曾经骑鹅旅行的事情
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