Pada zaman dahulu kala, ada seorang perempuan baik hati yang ingin memiliki anak. Ia merasa kesepian, kemudian ia datang dan minta tolong pada seorang peri.
Menjawab keinginan perempuan itu, peri memberinya sebuah biji bunga ajaib. Peri itu memintanya untuk menanam dan merawat biji tersebut, kemudian wanita itu pulang dan menanam biji tersebut di sebuah pot dekat rumahnya.
Tidak lama kemudian, tumbuhlah bunga yang sangat indah. Saat bunga itu mekar di dalamnya terdapat seorang bayi perempuan yang sangat kecil, bahkan ukurannya tidak lebih besar dari ibu jari. Bayi kecil itu pun diberi nama Thumbelina.
Thumbelina tumbuh menjadi gadis kecil yang cantik, lembut, dan penuh kebaikan. Ia tidur di dalam cangkang kenari, berselimut kelopak bunga, dan bermain di atas meja dengan perahu kecil dari daun. Hidupnya sederhana dan bahagia.
Pada suatu malam, kehidupan Thumbelina yang damai terusik. Saat Thumbelina sedang tidur, seekor katak masuk melalui jendela dan menculiknya. Katak itu ingin menjadikan Thumbelina sebagai menantunya, lalu katak itu membawa Thumbelina ke rawa-rawa dan ditinggalkan di atas daun teratai.
Thumbelina merasa takut dan sedih, karena dia dibawa pergi jauh dari rumah. Melihat Thumbelina menangis, ikan-ikan di bawah air merasa kasihan padanya. Mereka ingin membantu Thumbelina kabur dari katak, para ikan pun bekerja sama menggigit batang daun teratai hingga terlepas.
Daun teratai itu terombang-ambing dan membawa Thumbelina menjauh dari rawa-rawa. Sepanjang perjalanannya, Thumbelina bertemu dengan burung-burung dan serangga lain. Mereka memuji Thumbelina yang cantik dan manis.
Saat ia mengapung di sungai, seekor kupu-kupu hinggap di dekatnya. Thumbelina mengikat kupu-kupu itu ke daunnya dengan sehelai benang, sehingga mereka dapat meluncur bersama mengikuti arus air. Untuk sesaat, Thumbelina merasa bebas dan bahagia.
Petualangan Thumbelina bersama berbagai makhluk hutan masih berlanjut. Saat Thumbelina sedang mengapung di sungai, seekor kumbang besar tiba-tiba datang dan membawa Thumbelina terbang ke atas pohon. Kumbang itu awalnya menganggap Thumbelina cantik, lalu mereka bertemu dengan kawanan kumbang lain yang justru mengejek Thumbelina karena ukuran tubuhnya yang kecil. Terpengaruh kawanannya, si kumbang itu pun meninggalkan Thumbelina sendirian di atas daun.
Kembali sendirian di tengah hutan, Thumbelina merasa sangat takut. Ia harus belajar hidup sendiri di alam terbuka, musim panas ia lalui dengan memakan nektar bunga dan minum embun pagi. Namun keadaan menjadi lebih sulit sat musim gugur datang, cuaca mulai dingin dan makanan pun semakin langka.
Tantangan sesungguhnya adalah saat musim dingin tiba, Thumbelina hampir tidak bisa bertahan. Namun ia tidak menyerah, Thumbelina terus berjalan melewati ladang demi ladang yang sepi.
Thumbelina terus berjalan walau sambil tertatih, apalagi ia kedinginan tanpa mantel tebal dan perutnya juga terus-menerus kelaparan. Beruntung ia bertemu dengan seekor tikus ladang yang baik hati, tikus itu mengizinkan Thumbelina tinggal di rumahnya yang hangat selama musim dingin.
Di rumah tikus Thumbelina membantu membersihkan rumah dan menceritakan kisah-kisah indah, sehingga tikus itu sangat menyukai Thumbelina. Suatu hari, tikus memperkenalkan Thumbelina kepada temannya, seekor tikus tanah yang kaya raya.
Melihat Thumbelina yang mungil dan cantik, tikus kaya itu merasa tertarik pada Thumbelina. Sayangnya, tikus tanah tidak menyukai cahaya matahari dan bunga-bunga. Ia lebih suka hidup dalam kegelapan. Tikus tanah tertarik dengan Thumbelina lalu ia bertanya padanya untuk menjadi istrinya.
Thumbelina bimbang karena jika ia menikah dengan tikus tanah, ia bisa hidup nyaman di rumah yang hangat. Di sisi lain, ia tidak lagi bebas melihat matahari dan bunga warna-warni.
Thumbelina merasa sedih dan tertekan, ia tidak ingin hidup di bawah tanah tanpa cahaya matahari. Ia merindukan bunga-bunga dan udara segar, namun ia merasa tidak punya pilihan.
Suatu hari, saat berjalan di terowongan bawah tanah bersama tikus ladang Thumbelina menemukan seekor burung layang-layang yang terbaring lemah. Burung itu tampak mati karena kedinginan, namun Thumbelina merasa iba. Diam-diam ia merawat burung itu, memberinya kehangatan dan makanan hingga akhirnya burung itu kembali hidup.
Saat musim semi tiba, burung layang-layang itu siap terbang kembali. Ia mengucapkan terima kasih kepada Thumbelina dan menawarkan untuk membawanya pergi, namun saat itu Thumbelina masih ragu meninggalkan tikus ladang.
Tidak lama kemudian, hari pernikahan Thumbelina dengan tikus tanah semakin dekat. Ia merasa semakin sedih, karena harus mengucapkan selamat tinggal pada matahari dan dunia luar. Pada hari terakhir sebelum pernikahan, Thumbelina keluar untuk mengucapkan perpisahan pada matahari.
Tiba-tiba, burung layang-layang yang pernah ia selamatkan datang kembali. Ia mengajak Thumbelina untuk ikut terbang bersamanya, menjauh dari kehidupan yang tidak ia inginkan. Tanpa ragu, Thumbelina menerima tawaran itu.
Bersama burung layang-layang, Thumbelina terbang jauh, melewati gunung, hutan, dan lautan, hingga akhirnya tiba di negeri yang hangat dan penuh bunga. Di sana, Thumbelina melihat dunia yang sangat indah, berwarna-warni dan hangat.
Di tengah taman bunga yang indah, Thumbelina bertemu dengan seorang pangeran kecil yang juga berukuran sama sepertinya. Pangeran itu adalah raja dari negeri bunga, ia sangat terpesona oleh kecantikan dan kelembutan Thumbelina.
Mereka pun berbincang dan segera merasa cocok satu sama lain, dan Pangeran itu meminta Thumbelina untuk tinggal dan menjadi ratunya. Thumbelina merasa bahagia, karena akhirnya menemukan tempat di mana ia benar-benar diterima.
Mereka pun menikah dan hidup bahagia di antara bunga-bunga. Thumbelina tidak lagi merasa kesepian atau takut. Ia menemukan rumah, cinta, dan kebahagiaan yang selama ini ia cari.
Sebagai hadiah, Thumbelina diberi sepasang sayap sehingga ia dapat terbang dari bunga ke bunga dengan bebas. Sejak saat itu, Thumbelina hidup bahagia selamanya di negeri bunga yang indah.