Посреди канзасской степи в старом фургоне, снятом с колёс, живёт бедный фермер Джон вместе с женой и дочерью Элли. В этих степях часто случаются ураганы, и семья укрывается от них в погребе. В далёкой стране за высокими горами живёт злая волшебница Гингема, которая с помощью зелья из лягушек, змей и мышей вызывает разрушительный ураган, намереваясь уничтожить человечество. Ураган достигает Канзаса, и родители Элли прячутся в погребе, а пёс Тотошка убегает в фургон, за которым следует девочка. Внезапно вихрь поднимает фургон в воздух и уносит его.
После приземления Элли оказывается в удивительно красивой стране. Её встречают несколько мужчин в голубой одежде и старая женщина по имени Виллина в белой мантии, которая объясняет, что это Волшебная страна, разделённая на четыре части: Голубую, Жёлтую, Фиолетовую и Розовую. Каждой из них управляют волшебницы: Стелла и Виллина — добрые, а Гингема и Бастинда — злые. Виллина сообщает, что лишила ураган его силы, и что фургон, который всегда пустует во время бури, был сброшен Гингеме на голову. Жители Голубой страны, называемые Жевунами за привычку постоянно двигать челюстями, называют Элли Феей Убивающего Домика и считают её своей спасительницей.
Волшебная страна отделена от остального мира Кругосветными горами и Великой пустыней. В волшебной книге Виллины написано, что могущественный волшебник Гудвин, правитель Изумрудного города, поможет Элли вернуться домой, если она поможет трём существам исполнить их заветные желания. Путь к Гудвину лежит по дороге из жёлтого кирпича, но башмачки Элли не выдержат долгого пути. Тотошка, говорящий на людском языке, приносит из пещеры Гингемы серебряные башмачки, обладающие волшебной силой, о которой Жевуны ничего не знают.
Во время пути Элли встречает чучело из соломы в старом платье, которое зовёт себя Страшилой. Элли освобождает его, и он решает пойти с ней в Изумрудный город, чтобы попросить у Гудвина мозги, так как ворона рассказала ему, что с мозгами он был бы как все люди. Ночуют они в лесной хижине, где Страшила охраняет Элли и Тотошку. Наутро группа находит Железного Дровосека, заржавевшего и прикованного к месту уже год. Элли смазывает его суставы, и дровосек просит взять его с собой к Гудвину, чтобы получить сердце. Когда-то он был человеком и хотел жениться на девушке, но тётка невесты обратилась к Гингеме, которая заколдовала топор дровосека так, что тот отрубил ему конечности, заменённые затем железными. Несмотря на это, девушка продолжала его любить, но без сердца он не мог отвечать взаимностью. После дождя он заржавел и забыл о своей возлюбленной.
Железный Дровосек становится надёжным спутником Элли и Страшилы, между которыми возникает спор о том, что важнее — мозги или сердце. В это время Элли похищает людоед, но благодаря сообразительности Страшилы, и помощи Железного Дровосека, людоед побеждён. Позже к компании присоединяется огромный Лев, который просит взять его с собой к Гудвину, чтобы обрести смелость, поскольку он труслив. Вместе путешественники преодолевают овраг, сражаются с саблезубыми тиграми и переправляются через бурную реку.
По пути они проходят маковое поле. Элли, Тотошка, Страшила и Железный Дровосек, чтобы не заснуть, переносят Льва на руках, но он засыпает на краю поля, и Железный Дровосек спасает его от кота королевы мышей. Королева благодарит Элли, даря ей серебряный свисток для вызова в случае необходимости.
Достигнув Изумрудного города, где все жители носят зелёные одежды и очки, чтобы не ослепнуть от блеска, путешественники узнают, что никто не видел лица Гудвина, так как он принимает разные образы. Во дворце великий волшебник беседует с каждым из них по отдельности и, узнав об уничтожении Гингемы, ставит условие: он исполнит желания лишь после того, как будет уничтожена злая волшебница Бастинда, владычица Фиолетовой страны.
Друзья отправляются в Фиолетовую страну, населенную Мигунами — искусными мастерами, которые носят фиолетовую одежду и постоянно мигают. Там Бастинда вызывает на помощь волков, ворон с железными клювами и ядовитых пчёл, но путешественники побеждают их. Тогда она применяет Золотую Шапку и призывает Летучих Обезьян. Они нападают на компанию, уничтожая Страшилу, сбрасывая Железного Дровосека в ущелье и запирая Льва в клетке. Обезьяны опасаются трогать Элли из-за её серебряных башмачков и бережно доставляют её ко дворцу Бастинды.
Элли заставляют работать на кухне, что позволяет ей тайно кормить Льва и Тотошку. Она замечает, что Бастинда боится воды. Волшебница желает завладеть серебряными башмачками и удаётся получить один из них. В ответ Элли выливает на неё ведро воды, и Бастинда растворяется. Освобождённые Мигуны восстанавливают Железного Дровосека и Страшилу, предлагая первому стать их правителем. Он обещает получить сердце у Гудвина и вернуться. Мигуны называют Элли Феей Спасительной Воды и берут на себя привычку умываться три раза в день.
При выходе из Фиолетовой страны Элли забирает Золотую Шапку и с её помощью вызывает Летучих Обезьян, которые переносят друзей в Изумрудный город. По пути вожак обезьян рассказывает историю их племени, которое было наказано могущественной феей, создавшей Золотую Шапку, подчиняющую их воле. Шапка переходила из рук в руки и оказалась у Бастинды, а теперь — у Элли.
Гудвин долго не принимает гостей, но угроза Страшилы вызвать Летучих Обезьян заставляет его явиться. В зале, где никого нет, он требует доказательств смерти Бастинды. В это время Тотошка находит за ширмой человека — самого Гудвина. Он оказывается обманщиком из Канзаса, который в молодости был актёром и случайно попал в Волшебную страну на воздушном шаре. Жители приняли его за волшебника, и он построил Изумрудный город, заставив всех носить зелёные очки, чтобы скрыть отсутствие настоящей зелени. Он пытался победить Бастинду, но потерпел поражение. Узнав о гибели Гингемы от фургона Элли, Гудвин надеялся с помощью волшебных башмачков заставить девочку уничтожить Бастинду.
Несмотря на разоблачение, Гудвин дарит Страшиле мозги в виде мешочка с отрубями и иголками, Железному Дровосеку — шёлковое сердце, а Льву — напиток, полагая, что они и так обладают этими качествами. Для возвращения Элли домой он готовится улететь на своём баллоне, но во время прощания налетевший вихрь уносит баллон без девочки.
Друзья решают обратиться к доброй волшебнице Стелле, которая забирает у Элли Золотую Шапку и освобождает Летучих Обезьян. Она раскрывает секрет серебряных башмачков: они способны перенести владельца в любое место, стоит лишь стукнуть каблуком и назвать пункт назначения.
Элли возвращается в Канзас к родителям, которые считали её погибшей. По дороге теряются волшебные башмачки. На месте старого фургона Джон строит новый дом. Элли рассказывает семье о своих приключениях в Волшебной стране, и Тотошка подтверждает её слова. Вскоре отец везёт девочку на ярмарку в соседний город, где она встречает Гудвина, и между ними возникает взаимная радость.
