마차를 타고 친척이 사는 허거슨 농장으로 가던 도로시는 큰 지진으로 인해 갈라진 땅속으로 떨어진다. 친척 소년 젭과 깜찍한 고양이 유레카 그리고 늙은 말 짐과 함께 땅속 깊은 곳으로 한없이 추락하던 도로시 일행이 도착한 곳은 분홍, 노랑, 보라, 파랑 등 여섯 개의 태양이 빛나는 유리도시였다. 어리둥절한 그들의 머리 위로 역시 지진 때문에 방향을 잃은 마법사 오즈가 풍선을 타고 내려온다. 마법사 오즈와 도로시 일행은 신기한 땅속 나라들을 지나서 땅위로 나가는 길을 찾아 여행을 떠난다. 식물처럼 땅에서 자라나는 식물인간의 맹가부 나라, 다마 열매를 먹어서 눈에 보이지 않게 된 투명인간들이 사는 보우 계곡, 모든 것이 나무로 만들어진데다 성질이 고약한 나무인간 갈고일의 나라를 거치며 모험을 펼친다. 서로의 힘을 합쳐 온갖 어려움을 헤치고 겨우 용의 동굴에 도착하고 보니 더 큰 위험이 기다리고 있었다. 위기의 순간에 도로시 일행은 오즈마 공주의 마술 허리띠가 가진 마법의 힘으로 무사히 오즈의 나라로 가게 된다. 옛친구들을 다시 만나 기뻐하는 도로시와 마법사 오즈. 그곳에서 그들은 허수아비와 양철 나무꾼, 겁쟁이 사자, 배고픈 호랑이, 오즈마 공주, 목마 같은 친구들을 만나 신나는 시간을 함께 보낸다. 거기서 마법사 오즈와 오즈 왕국의 관계에 대한 비밀이 밝혀진다. 마법사 오즈는 나쁜 마녀 몸비와 자신은 아무런 관계도 없다고 밝힌다. 오즈마 공주는 오즈를 오즈 나라의 공식 마법사로 임명한다. 손에 땀을 쥐게 하는 진짜 말 짐과 가짜 말 목마의 경주와 왁자지껄한 유레카의 재판이 벌어지기도 한다. 그러나 집에서 걱정하고 있는 어른들 때문에 도로시와 젭은 집으로 돌아가기로 한다. 오즈마의 마술 허리띠의 도움으로 도로시와 유레카는 캔자스 농장으로, 젭과 짐은 허거슨 농장으로 돌아간다.