사람들이 알지 못하는 대자연 속에는 아름다운 비밀이 있다. 바로 꽃 속에 요정 트윌러비들이 살고 있다는 것. 트윌러비들은 식물을 더욱 빨리 자라게 하는 능력을 가진 자연을 지키는 요정들이다. 그 중에서도 금발의 아름다운 엄지공주는 지혜롭고 용기 있으며 두려워하는 것이 없다. 그러나 트윌러비들이 살고 있는 평화로운 들판에 위기가 닥쳐온다. 사람들이 꽃의 들판을 없애고 그곳에 공장 부지를 만들려는 계획을 세우고 있던 것.

한편 공장 부지를 짓는 건설회사의 대표인 에반의 딸 매케나는 바쁜 아빠 엄마 때문에 늘 외롭고, 매케나의 엄마 아빠는 그를 달래주기 위해 매케나가 원하는 것은 뭐든 들어준다. 매케나가 들판의 꽃들을 집으로 그대로 가져가고 싶다고 말하는 바람에 꽃 속에 숨어있던 엄지공주와 자넷사, 크리셀라는 도시의 아파트인 매케나의 집으로 오게 된다. 그곳에서 들판이 없어질 위기에 처한 것을 알게 된 엄지공주는 공사를 막고 들판을 지키기로 결심한다.

자넷사와 크리셀라는 다른 트윌러비들과 함께 현장 일꾼들의 작업을 방해하고, 엄지공주는 매케나에게 부모님이 진행하는 공사를 막아달라고 부탁한다. 그러나 부탁은 뒷전이고 신기한 엄지공주를 친구들에게 뽐내고 싶어하는 매케나의 행동에 실망한 엄지공주는 매케나를 떠난다. 뒤늦게 잘못을 뉘우친 매케나는 엄지공주를 찾아 트윌러비들의 들판에 찾아가고, 둘은 함께 힘을 합해 부모님을 설득하기로 하는데…