从前有一个女人，她非常渴望有一个小小的孩子。但是她不知道从什么地方可以得到。因此她就去请教一个老巫婆。她对巫婆说：“我非常想要一个小孩！您能告诉我什么地方可以得到一个吗？”“嗨！这很容易！”巫婆说，“你把这颗大麦粒拿去吧。它不同于田里长的那种，也不同于鸡吃的那种。你把它埋在一个花盆里，不久你就可以看到你所要看的东西了。”“多谢您！”女人说。她给了巫婆三个银币，回到家来，种下那颗大麦。不久以后，一朵美丽的大红花就长出来了，它看起来很像一朵郁金香，不过它的叶子紧紧地闭在一起，好像仍旧是一个花苞似的。“这是一朵很美的花。”女人说，同时在那美丽的、黄而带红的花瓣上吻了一下。当她吻的时候，花儿忽然劈啪一声，开放了。现在可以看得出来，这是一朵真正的郁金香。但是在这朵花的正中央，在那根绿色的雌蕊上面，坐着一位娇小的姑娘，她看起来又白嫩，又可爱。她还没有大拇指的一半长，因此人们就叫她拇指姑娘。
拇指姑娘的摇篮是一个光得发亮的漂亮胡桃壳，她的垫子是蓝色紫罗兰的花瓣，她的被子是玫瑰的花瓣。这就是她晚上睡觉的地方。白天她在桌子上玩耍——女人在桌子上放了一个盘子，上面又放一圈花儿，花的枝干浸在水里。水上浮着一片很大的郁金香花瓣。拇指姑娘可以坐在这花瓣上，用两根白马尾作桨，从盘子这一边划到那一边。这样儿真是美丽啦！她还能唱歌，唱得那么温柔和甜蜜，从前没有任何人听到过。
有一天晚上，当她正在她漂亮的床上睡觉的时候，一个难看的、丑陋的癞蛤蟆从窗子外面跳进来了，因为窗子上有一块玻璃已经破了。这只癞蛤蟆又丑又大，而且粘糊糊的。她一直跳上桌子，跳到拇指姑娘睡觉的那朵玫瑰花瓣上面。“这姑娘倒可以做我儿子的漂亮妻子哩。”癞蛤蟆说。于是她一把抓住胡桃壳，背着它跳出了窗子，回到泥泞的河边去。
那条溪水旁长着一棵绿叶成荫的老树。癞蛤蟆把她和那胡桃壳放在溪水当中一片托着花的阔叶子上面。“在那上面你将要住得蛮舒服，”癞蛤蟆说，“你可以吃到一条新媳妇的饭！”这会儿，癞蛤蟆的儿子也来了。他是一个更丑的蛤蟆，他看到这位美丽的姑娘时说：“阁阁！阁阁！呱！呱！这姑娘真漂亮！”于是老蛤蟆说：“阁阁！阁阁！不要那么大声，不然她会醒来的。我们可以把她放在溪水里的睡莲叶子上，她既然是那么轻，那片叶子对她来说可以算做一个岛，她在那上面是没有办法逃走的。”在那最大的一片叶子上，他们把胡桃壳放下，让拇指姑娘坐在上面。
清早，拇指姑娘醒来了。当她看见自己现在在什么地方的时候，就不禁伤心地哭起来，因为这片宽大的绿叶子的周围全都是水，她一点也没有办法回到岸上去。老癞蛤蟆坐在泥里，用灯芯草和黄睡莲把房间装饰了一番，然后她就和她的丑儿子向那片托着拇指姑娘的叶子游去。“把你的名字叫得响一些，小丫头！”丑癞蛤蟆说，“等会儿你就到我们家里来了。”拇指姑娘哭着，可是她既不喜欢那老癞蛤蟆，更不喜欢她那丑儿子。
许多小鱼儿曾经在溪水里游过，他们看到了那只癞蛤蟆，同时也听到了她所说的话。他们马上游到托着那片叶子的梗子下面——小鱼儿把那梗子咬断了，叶子顺着水流走了，带着拇指姑娘流走了，流得比癞蛤蟆所能跑的远得多。拇指姑娘流过了许多地方。住在一些灌木林里的小鸟看到她，都唱：“多么美丽的一位小姑娘啊！”叶子托着她漂流，越流越远，一直流到外国去了。
一只很可爱的白蝴蝶不停地环绕着她飞，最后干脆落在这片叶子上，因为它是那么喜欢拇指姑娘；而她呢，她也非常高兴，因为癞蛤蟆现在再也找不着她了。叶子托着她流着，流着，不久她就流进了一个温暖的地方。太阳照着她，正像我们在温暖的光里一样。她经过的地方，每一朵花都认识她，因为她是那么娇小、那么美丽。
一只金龟子飞下来了，他看到了她。他立刻用他的爪子抓住她纤细的腰，带着她飞到树上去了。拇指姑娘坐在绿叶上，把她的腰带递给金龟子，系在金龟子的触角上。可是其余的金龟子都觉得她很丑，连金龟子也信了他们的话，把她丢在林子里自己飞走。整个夏天和秋天，她孤零零地住在这里。她用草叶为自己编了一张小床，把它挂在大荨麻叶底下，使得雨不致淋到她身上。她以花蜜为食，以露珠为饮。夏天和秋天就这么过去了。现在，冬天——那又冷又长的冬天——来了。
她冻得发抖，因为她的衣服破了，而她的身子又是那么小，人类的一点寒气她都受不住。雪开始飞舞，每一片雪花对她都是沉重的一击。她走到一只田鼠的家门口——那是一根麦秆底下挖的一个洞。田鼠住在里面，又暖和，又舒服，藏有整整一屋子麦子。“你这个可怜的小人儿，”田鼠说，“到我温暖的房子里来，和我一起吃点东西吧。”拇指姑娘就在她那儿住了下来，替她收拾屋子，讲故事给她听。田鼠的家里冬暖夏凉，墙角堆着烤过的麦粒，日子过得安稳，可拇指姑娘总觉得，这样安稳的日子里，少了一点她想要的东西。
有一天，田鼠说：“我们这儿来了一位客人，他常常来看我，他比我更有学问，有漂亮黑天鹅绒袍子。你要是能嫁给他就好了。”这位客人就是鼹鼠。他果然来了，穿着黑天鹅绒袍子，非常有学问，会说拉丁文，还挖了长长的地道通到田鼠家。拇指姑娘得为他唱歌，他看上了她，但拇指姑娘不喜欢他，因为他不喜欢太阳和花，成天只在黑暗的地道里钻来钻去，连天空是什么颜色都不在乎。鼹鼠还带她去看他收藏的宝贝：一整间屋子的干果、一箱子发亮的石头，他得意地说，这些就是世界上最值得拥有的东西。
鼹鼠挖了一条地道，直通到拇指姑娘住的地方，请她在地道里散步。地道里躺着一只冻僵的燕子，那是拇指姑娘最先发现的。她觉得他可怜，便偷偷拿棉花和草叶替他盖上，还吻了吻他闭着的眼睛。夜里，她听见燕子微弱地叫，原来他没有死，只是冻僵了。她搬来更多的草和棉花，又去找食物喂他。燕子渐渐恢复了力气，对她讲起自己怎样在秋天掉了队，怎样冻僵在这黑暗的地方，言语里满是感激。
春天来了，燕子要飞走了。他问拇指姑娘愿不愿意跟他走，说可以带她到温暖的国度去，那儿永远有阳光和花朵。拇指姑娘多么想离开这黑暗的地道啊，可是她舍不得田鼠，只好送别燕子。不久，鼹鼠正式向她求婚，田鼠催她准备嫁衣。婚礼定在夏天。拇指姑娘得天天在地道里为他唱歌，可她心里难过，因为以后就再也见不到阳光和花朵了，她甚至偷偷掉过好几次眼泪。
婚期前一天夜里，拇指姑娘溜出地道，来到她第一次遇见燕子的地方。燕子果然来了，停在她的肩上。拇指姑娘用腰带把自己系在燕子最强壮的羽毛上，燕子便带着她飞向天空，飞过森林、海洋和高山，一直飞到温暖的国度。那儿有一片开满花的树林，最高的花上坐着一位花王子，他也只有拇指那么大。燕子把拇指姑娘放在一片花瓣上，花王子看见了她，惊为天人，问她愿不愿意做他的王后。拇指姑娘笑着点点头。从此每个花里都住着一个小小的男子或女人，而拇指姑娘成了所有花儿的王后。燕子在屋顶上筑了巢，每年都来探望她，给她讲地下朋友们的消息——她终于在真正属于自己的世界里，得到了最温柔的归宿，再也不用怕癞蛤蟆，也不用怕黑暗的地道了。
鼹鼠为婚礼准备了很久，他让田鼠教拇指姑娘缝制嫁衣，又把自己收藏的发光石头搬出来，说要给她做一顶最体面的冠。可拇指姑娘望着那些石头，心里想的却是窗外那一小片能照进来的天光。她知道，自己宁可要一缕阳光，也不要一屋子的珍宝，于是夜里常常对着地道尽头那点微弱的光，暗暗发愁。
出嫁的前一夜，拇指姑娘把平时最爱的那片郁金香花瓣，悄悄压在了枕头底下。她想，假若真要在这黑地里过完一生，至少梦里，还能回到那只用白马尾作桨、在盘子里漂来漂去的日子。可天一亮，燕子如约而来，她便把所有的犹豫，都系在了那对温暖的翅膀上。
飞过一片麦田时，燕子停下歇脚，指着下面说，那儿原也有过一位像她一般大小的姑娘，后来嫁给了地下的鼹鼠，再也看不见天日。拇指姑娘听了，更紧地搂住燕子的脖子。她想，自己何其幸运，终究没有错过那扇通向阳光的门。