Nhân vật chính trong phim là cô gái mồ côi Dorothy Gale (Judy Garland) không bằng lòng với cuộc sống buồn chán trong trang trại ở Kansas do người bác Henry và Em - vợ ông làm chủ, nơi có người láng giềng khó tính cứ ăn hiếp con chó của cô. Dorothy mơ có ngày được đi trên cầu vồng đến một thế giới khác và mong ước này bất ngờ trở thành hiện thực, khi một cơn lốc cuốn cô và con chó nhỏ Toto đến Con đường gạch vàng (Yellow Brick Road) dẫn tới vương quốc đầy màu sắc Oz nằm bên ngoài cầu vồng, nơi có các nhân vật thần tiên. Dù xúc phạm mụ phù thủy ác phương Tây Miss Almira Gulch (Magararet Hamilton) nhưng Dorothy được bảo vệ trước sự uất hận của mụ phù thủy già bởi đôi hài ngọc ruby cô mang theo ở chân. Thế rồi, theo đề nghị của Glinda - Phù thủy tốt phương Bắc Good Witch of the North (Billie Burke), Dorothy tiếp tục đi trên con đường gạch vàng đến thành phố Ngọc lục bảo (Emerald City), vương quốc của phù thủy xứ Oz Wizard of Oz (Frank Morgan) đầy quyền năng, người duy nhất có thể giúp cô trở về quê nhà Kansas.

Trên lộ trình đến thành phố Ngọc lục bảo, Dorothy kết bạn với Bù Nhìn Scarecrow (Ray Bolger), Người Thiếc Tin Man (Jack Haley) và con sư tử hèn nhát Cowardly Lion (Bert Lahr). Trong khi Scarecrow muốn có trí khôn thì Tin Man khao khát một trái tim, còn con sư tử thì muốn có lòng can đảm. Hy vọng phù thủy xứ Oz sẽ giúp đỡ, họ tham gia cuộc hành trình với Dorothy. Cuối cùng mụ phù thủy ác bại trận, nguyện ước của Dorothy và các bạn được Phù thủy xứ Oz đáp ứng và cô được trở về quê hương.