Nils Holgersson, un petit garçon qui ne pense qu'à dormir, voyager, partir à l'aventure, manger et jouer de mauvais tours, vit dans la ferme de ses parents en Scanie, dans le sud du pays. Il aime particulièrement persécuter les animaux, telles que les oies. Un dimanche où ses parents l'ont laissé seul à la maison, il rencontre un tomte qui, pour le punir, le rétrécit et lui donne la capacité de parler avec les animaux. Au même moment, un jars de la ferme décide d'accompagner un groupe d'oies sauvages dirigé par Akka de Kebnekajse dans leur migration pour la Laponie. Dans sa tentative pour le retenir, Nils s'envole avec lui.
Il traverse ainsi la Suède, visitant ses provinces. Le roman, qui compte cinquante-cinq chapitres, est l'occasion de découvrir les caractéristiques naturelles, les ressources économiques et les contes et légendes des lieux qu'il traverse.

Selma Lagerlöf avait reçu en 1902 une commande de l'Association nationale des enseignants afin d'écrire un livre de géographie à destination des enfants de l'école publique. Pour cela, elle parcourut la Suède, pour l'observer et y recueillir les anecdotes locales et les légendes qu'elle incorpora à son récit, sans oublier de se mettre en scène, malicieusement, quoique de façon anonyme, dans un chapitre du roman.
À l'origine écrit pour faire découvrir leur pays aux petits Suédois, le roman est devenu l'un des livres pour la jeunesse les plus connus dans le monde. Le héros du roman apparaît sur les billets suédois de vingt couronnes. Il a donné son nom à un prix littéraire récompensant les auteurs de littérature de jeunesse suédoise.
Le lecteur étranger à la Suède dispose là d'un des plus beaux guides touristiques écrit sur un pays.