Seorang perempuan sangat mendambakan seorang anak kecil. Ia pergi kepada seorang penyihir tua yang memberinya sebutir biji jelai. "Tanamlah di dalam pot," kata penyihir itu. Perempuan itu menanamnya, dan tak lama kemudian tumbuh sekuntum bunga yang indah seperti tulip. Ketika kelopaknya mekar, di dalamnya duduk seorang gadis kecil yang cantik, tak lebih besar dari ibu jari. Perempuan itu menamainya Thumbelina.
Thumbelina tidur di dalam kulit kenari yang dipoles, dengan kasur dari kelopak bunga violet. Siang hari ia bermain di atas meja, mendayung perahu dari kelopak tulip di mangkuk air, dan bernyanyi dengan suara yang merdu.
Suatu malam, seekor katak betina yang jelek melompat masuk melalui jendela. "Gadis ini cocok untuk menjadi istri anakku," katanya. Ia membawa Thumbelina ke rawa dan meletakkannya di atas daun teratai di tengah sungai, agar tak bisa kabur.
Thumbelina menangis. Ikan-ikan kecil yang mendengarnya merasa kasihan. Mereka menggigit tangkai daun teratai hingga putus, dan daun itu hanyut membawa Thumbelina jauh dari sana.
Seekor kumbang terbang menyambarnya dan membawanya ke pohon. Tetapi kumbang-kumbang lain mengejeknya. "Ia hanya punya dua kaki! Tak punya sungut! Jelek sekali!" Kumbang itu pun meninggalkannya di rerumputan.
Sepanjang musim panas Thumbelina hidup sendirian di hutan. Ia minum embun dan makan madu dari bunga. Tetapi ketika musim dingin tiba, ia kedinginan dan kelaparan. Ia mengetuk pintu rumah seekor tikus lapangan tua yang baik hati, yang mengizinkannya tinggal.
Tetangga tikus lapangan adalah seekor tikus tanah yang kaya tetapi buta dan tak menyukai matahari. Tikus tanah ingin menikahi Thumbelina, dan tikus lapangan mendesak Thumbelina menerimanya. Thumbelina sangat sedih membayangkan harus hidup di bawah tanah selamanya.
Di terowongan tikus tanah, Thumbelina menemukan seekor burung layang-layang yang tergeletak kedinginan. Semua mengira burung itu sudah mati, tetapi Thumbelina merawatnya diam-diam sepanjang musim dingin. Ia menyelimutinya dengan jerami dan membawakannya air. Burung itu perlahan pulih.
Ketika musim semi datang, burung layang-layang mengajak Thumbelina terbang bersamanya. Tetapi Thumbelina merasa tak enak meninggalkan tikus lapangan. Burung itu pun pergi sendiri.
Hari pernikahan dengan tikus tanah tiba. Thumbelina keluar untuk mengucapkan selamat tinggal pada matahari. Tiba-tiba terdengar suara kicau. Burung layang-layang itu kembali! "Musim dingin akan datang lagi," katanya. "Ikutlah aku ke negeri yang hangat!" Kali ini Thumbelina naik ke punggungnya.
Mereka terbang melintasi gunung dan laut, hingga tiba di sebuah negeri yang hangat dan penuh bunga. Burung layang-layang meletakkan Thumbelina di atas sekuntum bunga putih. Di dalam bunga itu duduk seorang lelaki kecil bermahkota emas dengan sayap bening, raja para peri bunga. Ia jatuh cinta pada Thumbelina dan melamarnya.
Thumbelina menerimanya dengan bahagia. Ia diberi sepasang sayap bening sehingga bisa terbang dari bunga ke bunga. Kisah ini mengajarkan bahwa kebaikan hati akan selalu dibalas, dan bahwa setiap makhluk layak menemukan tempat di mana ia benar-benar dihargai.
