拇指姑娘是从一朵很奇怪的花里出生的。刚刚出生的拇指姑娘，坐在花蕊上，清秀漂亮。浇花的妇人见到这么小的人儿，就怜爱地将她拿下来，用核桃壳给她做了一个摇篮，还用花瓣给她做了褥子和被子。可是，就在这天夜里，一只癞蛤蟆从窗外跳进来，发现了睡在花瓣床上的拇指姑娘。它立即被拇指姑娘的美貌吸引住了，并毫不犹豫地抓住拇指姑娘和床，跳出窗外，逃进了花园。
原来癞蛤蟆是想把拇指姑娘带回去给儿子做媳妇。早晨醒来的拇指姑娘知道这一切后，很伤心，却又不知道该怎么办，她眼睁睁地看着自己被癞蛤蟆父子拉在一片荷叶上，沿着河流慢慢地朝着那潮湿的地下泥洞漂去。
拇指姑娘的哭声被河里的小鱼们听见了，它们悄悄地咬断了荷叶上的绳子，于是，拇指姑娘顺着流水，一直漂到了国外。
拇指姑娘正在欣赏国外美丽的风景时飞来一只漂亮的蝴蝶，它围着拇指姑娘飞来飞去赞不绝口，还问拇指姑娘肯不肯跟它走。就在这时，突然飞来了一只很大的甲壳虫，它赶走了蝴蝶，用嘴叼起拇指姑娘，飞到了一棵大树上。当甲壳虫的邻居们来串门时，却齐声说拇指姑娘长得一点都不好看，甲壳虫听了，就把拇指姑娘放在一朵菊花上。拇指姑娘以为自己真的很丑，很不好看，连甲壳虫都看不上自己。想到这些时，拇指姑娘决定自己亲自动手，用林子里的草叶给自己编了一张床，把它吊在牛蒡叶下面，这样就不会被雨淋湿了。然后，她每天都去收集花上的甜汁充饥。
转眼就到了冬天，拇指姑娘吊在牛蒡下的床不能保暖，冻得她浑身发抖。实在忍不住了，拇指姑娘就来到了田鼠的门口，开门的田鼠见是一个小人儿，站在冰天雪地里怪可怜的，就热情地叫拇指姑娘赶快进屋来。
拇指姑娘进了屋，才发现这只田鼠的家很富有，屋子里暖和极了。田鼠存着满屋子的粮食，还有漂亮的厨房和餐室。田鼠知道拇指姑娘的遭遇后，就劝她先留下来，在这里过完冬天再说。田鼠还叫拇指姑娘每天帮着收拾房间，给它讲故事、唱歌。为了度过寒冬，拇指姑娘同意了。
这种日子没过多久，田鼠就想把拇指姑娘介绍给自己的邻居——一只鼹鼠，还夸鼹鼠家是多么富裕，而且鼹鼠本身又是多么有学问等。可是，拇指姑娘对这位邻居一点儿都不喜欢。因为这只鼹鼠总穿着黑色毛绒裘皮大衣，并且一点也不喜欢阳光和花朵。鼹鼠从来就看不见任何东西，但它很喜欢听拇指姑娘讲故事和唱歌。还抽空刨了一条长长的通道，使拇指姑娘可以自由地在通道里散步。
拇指姑娘在鼹鼠挖的通道里散步时，发现了一只被冻死的燕子。燕子两只漂亮的翅膀紧紧地贴在身体两侧，腿和头都缩在羽毛里。拇指姑娘很同情这只燕子，鼹鼠却用脚踢燕子，还说变成鸟儿真是没意思，到了冬天还要被冻死。
自从见到了那只冻死的燕子，拇指姑娘就再也睡不好觉。这天夜里，她把一床漂亮的毛毯和棉花铺在燕子的周围，希望燕子能躺得舒服点。
第二天晚上，拇指姑娘又去看燕子时，惊讶地发现，这只死去的燕子有了隐隐的心跳！于是，她赶紧又加了些棉花在燕子的身边。当她第三天晚上去看时，燕子已完全活了过来，活过来的燕子很虚弱，它小声地说着感谢拇指姑娘的话，告诉拇指姑娘它会很快恢复的，不过，现在它只能在这里待着，等春天到了才能出去。于是，拇指姑娘就经常给燕子送吃的和喝的，这一切，田鼠和鼹鼠都不知道。
田鼠这时告诉拇指姑娘，说鼹鼠已经答应了要在夏天娶拇指姑娘，希望拇指姑娘自己纺线，织一些结婚用品。
拇指姑娘忧伤地纺着线，她很思念那只飞走的燕子，多么希望它能飞回来啊！可是，那只燕子飞走后，一点儿消息都没有，现在也不知道去了哪里。
婚期越来越近了，拇指姑娘告诉田鼠，说自己确实不喜欢鼹鼠做自己的丈夫。结果田鼠生气地说拇指姑娘不应该这么想，更不应这么忘恩负义。
眼看婚礼就要举行了，鼹鼠已经来领她了。拇指姑娘很悲伤，她知道只要和鼹鼠结了婚，将永远看不见太阳和花儿了。于是，她最后一次走到田鼠的家门口，伸开双臂，向着天空说：“再见了，可爱的太阳，希望能代我向那只燕子问好！”
就在这时，拇指姑娘的头顶突然响起了“唧唧”的叫声，正是那只飞走的燕子！它叫着就停下来，叫拇指姑娘快爬到它的背上，跟它一起离开这里，去一个美丽的地方。
拇指姑娘趴在燕子的背上，来到了一个鸟语花香的地方。燕子把她放在一朵最美丽的大白花上，花瓣上坐着一个小小的男人，他长着一对漂亮的翅膀，头戴金冠，英俊的面孔正对着拇指姑娘微笑。原来他是花的安琪儿，这里的每朵花上，都住着一位这样的男人或女人，不过，这个男人是他们中间的国王。他看见拇指姑娘的时候，立即就被她的清秀和美丽迷住了。他把头上的金冠取下，戴在她头上，希望拇指姑娘能做他的王后。
看着这么英俊的国王，拇指姑娘点头答应了。这时，从每一朵花都走出一个女人或男人，她们都带来了一份礼物，并将其中一对最美丽的白色翅膀安在拇指姑娘的背上，拇指姑娘从此就可以和国王双双飞着去玩了。