Một bà mẹ cô đơn luôn mong chờ có được một người con gái và rồi ước mơ của bà thành hiện thực khi một nữ phù thủy tốt bụng tặng bà một hạt giống. Bà trồng hạt giống đó, ngày hôm sau, khi hoa nở, có một cô bé đang nằm trong bông hoa, “chỉ bé bằng ngón tay cái”. Bà đặt tên cho cô là Thumbelina.
Ngày ngày Thumbelina giúp mẹ làm vườn vui vẻ, nhưng luôn buồn vì chẳng có ai bé nhỏ như cô cả. Một tối nọ, mẹ cô kể cho cô một câu chuyện cổ tích và Thumbelina mơ ước mình sẽ tìm được người để yêu. Khi cô đang tự hát với mình như vậy, hoàng tử Cornelius của xứ tiên đã nghe thấy tiếng hát của cô. Anh vào gặp cô và hai người cùng du ngoạn trên mặt hồ đêm. Họ đã phải lòng nhau. Trong chuyến du ngoạn, một con cóc tên Grundel đã nói với mẹ rằng mình yêu Thumbelina. Cornelius đưa Thumbelina về và hứa sẽ quay lại. Khi cô đã ngủ, mẹ Cóc bắt cóc cô về cho con trai mình. Khi Thumbelina tỉnh lại, cô thấy mình không còn ở nhà nữa. Mẹ Cóc nói cô sẽ cưới Grundel, không cần biết c ô có đồng ý không.
Sau đó cô đã phải trải qua một hành trình rất dài và nguy hiểm với có thể trở về nhà và hạnh phúc bên hoàng tử mãi mãi.