В одном селе живёт крестьянин. У него три сына: старший — Данило — умный, средний — Гаврило — «и так, и сяк», младший — Иван — дурак. Братья зарабатывают на жизнь тем, что выращивают пшеницу, отвозят её в столицу и там продают. Вдруг случается беда: кто-то по ночам начинает вытаптывать посевы. Братья решают дежурить по очереди в поле, с тем чтобы узнать, кто же это такой. Старший и средний братья, испугавшись холода и ненастья, уходят с дежурства, так ничего и не выяснив. Когда же приходит черёд младшего брата, он идёт в поле и видит, как в полночь появляется белая кобылица с длинной золотой гривой. Ивану удаётся вспрыгнуть кобылице на спину, и она пускается вскачь. Наконец, устав, кобылица просит Ивана отпустить её, обещая родить ему трёх коней: двух — красавцев, которых Иван, если захочет, может продать, а третьего — конька «ростом только в три вершка, на спине с двумя горбами да с аршинными ушами» — Ивану нельзя отдавать никому ни за какие сокровища, потому что он будет Ивану лучшим товарищем, помощником и защитником. Иван соглашается и отводит кобылицу в пастушеский балаган, где спустя три дня кобылица и рожает ему трёх обещанных коней.

Через некоторое время Данило, случайно зайдя в балаган, видит там двух прекрасных золотогривых коней. Вдвоём с Гаврилой они решают тайком от Ивана отвести их в столицу и там продать. Вечером того же дня Иван, придя, как обычно, в балаган, обнаруживает пропажу. Конёк-Горбунок объясняет Ивану, что произошло, и предлагает догнать братьев. Иван садится на Конька-Горбунка верхом, и они мгновенно их настигают. Братья, оправдываясь, объясняют свой поступок бедностью; Иван соглашается на то, чтобы продать коней, и все вместе они отправляются в столицу.

Остановившись в поле на ночлег, братья вдруг замечают вдали огонёк. Данило посылает Ивана принести огоньку, «чтобы курево раз-весть». Иван садится на Конька-Горбунка, подъезжает к огню и видит что-то странное: «чудный свет кругом струится, но не греет, не дымится». Конёк-Горбунок объясняет ему, что это — перо Жар-птицы, и не советует Ивану подбирать его, так как оно принесёт ему много неприятностей. Иван не слушается совета, подбирает перо, кладёт его в шапку и, возвратившись к братьям, о пере умалчивает.

Приехав утром в столицу, братья выставляют коней на продажу в конный ряд. Коней видит городничий и немедленно отправляется с докладом к царю. Городничий так расхваливает замечательных коней, что царь тут же едет на рынок и покупает их у братьев. Царские конюхи уводят коней, но дорогой кони сбивают их с ног и возвращаются к Ивану. Видя это, царь предлагает Ивану службу во дворце — назначает его начальником царских конюшен; Иван соглашается и отправляется во дворец. Братья же, получив деньги и разделив их поровну, едут домой, оба женятся и спокойно живут, вспоминая Ивана.

А Иван служит в царской конюшне. Однако через некоторое время царский спальник — боярин, который был до Ивана начальником конюшен и теперь решил во что бы то ни стало выгнать его из дворца, — замечает, что Иван коней не чистит и не холит, но тем не менее они всегда накормлены, напоены и вычищены. Решив выяснить, в чем тут дело, спальник пробирается ночью в конюшню и прячется в стойле. В полночь в конюшню входит Иван, достаёт из шапки завёрнутое в тряпицу перо Жар-птицы и при его свете начинает чистить и мыть коней. Закончив работу, накормив их и напоив, Иван тут же в конюшне и засыпает. Спальник же отправляется к царю и докладывает ему, что Иван мало того, что скрывает от него драгоценное перо Жар-птицы, но и якобы хвастается, что может достать и самоё Жар-птицу. Царь тут же посылает за Иваном и требует, чтобы он достал ему Жар-птицу. Иван утверждает, что ничего подобного он не говорил, однако, видя гнев царя, идёт к Коньку-Горбунку и рассказывает ему о своём горе. Конёк вызывается Ивану помочь.

На следующий день, по совету Горбунка получив у царя «два корыта белоярова пшена да заморского вина», Иван садится на конька верхом и отправляется за Жар-птицей. Они едут целую неделю и наконец приезжают в густой лес. Посреди леса — поляна, а на поляне — гора из чистого серебра. Конёк объясняет Ивану, что сюда ночью к ручью прилетают Жар-птицы, и велит ему в одно корыто насыпать пшена и залить его вином, а самому влезть под другое корыто, и, когда птицы прилетят и начнут клевать зерно с вином, схватить одну из них. Иван послушно все исполняет, и ему удаётся поймать Жар-птицу. Он привозит её царю, который на радостях награждает его новой должностью: теперь Иван — царский стремянной.

Однако спальник не оставляет мысли извести Ивана. Через некоторое время один из слуг рассказывает остальным сказку о прекрасной Царь-девице, которая живёт на берегу океана, ездит в золотой шлюпке, поёт песни и грает на гуслях, а кроме того, она — родная дочь Месяцу и сестра Солнцу. Спальник тут же отправляется к царю и докладывает ему, что якобы слышал, как Иван хвастался, будто может достать и Царь-девицу. Царь посылает Ивана привезти ему Царь-девицу. Иван идёт к коньку, и тот опять вызывается ему помочь. Для этого нужно попросить у царя два полотенца, шитый золотом шатёр, обеденный прибор и разных сластей. Наутро, получив все необходимое, Иван садится на Конька-Горбунка и отправляется за Царь-девицей.

Они едут целую неделю и наконец приезжают к океану. Конёк велит Ивану раскинуть шатёр, расставить на полотенце обеденный прибор, разложить сласти, а самому спрятаться за шатром и, дождавшись, когда царевна войдёт в шатёр, поест, попьёт и начнёт играть на гуслях, вбежать в шатёр и её схватить. Иван успешно выполняет все, что велел ему конёк. Когда они все возвращаются в столицу, царь, увидев Царь-девицу, предлагает ей завтра же обвенчаться. Однако царевна требует, чтобы ей достали со дна океана её перстень. Царь тут же посылает за Иваном и отправляет его на океан за перстнем, а Царь-девица просит его по пути заехать поклониться её матери — Месяцу и брату — Солнцу. И на другой день Иван с Коньком-Горбунком снова отправляются в путь.

Подъезжая к океану, они видят, что поперёк него лежит огромный кит, у которого «на спине село стоит, на хвосте сыр-бор шумит». Узнав о том, что путники направляются к Солнцу во дворец, кит просит их узнать, за какие прегрешенья он так страдает. Иван обещает ему это, и путники едут дальше. Вскоре подъезжают к терему Царь-девицы, в котором по ночам спит Солнце, а днём — отдыхает Месяц. Иван входит во дворец и передаёт Месяцу привет от Царь-девицы. Месяц очень рад получить известие о пропавшей дочери, но, узнав, что царь собирается на ней жениться, сердится и просит Ивана передать ей его слова: не старик, а молодой красавец станет её мужем. На вопрос Ивана о судьбе кита Месяц отвечает, что десять лет назад этот кит проглотил три десятка кораблей, и если он их выпустит, то будет прощён и отпущен в море.

Иван с Горбунком едут обратно, подъезжают к киту и передают ему слова Месяца. Жители спешно покидают село, а кит отпускает на волю корабли. Вот он наконец свободен и спрашивает Ивана, чем он ему может услужить. Иван просит его достать со дна океана перстень Царь-девицы. Кит посылает осетров обыскать все моря и найти перстень. Наконец после долгих поисков сундучок с перстнем найден, и Иван доставляет его в столицу.

Царь подносит Царь-девице перстень, однако она опять отказывается выходить за него замуж, говоря, что он слишком стар для неё, и предлагает ему средство, при помощи которого ему удастся помолодеть: нужно поставить три больших котла: один — с холодной водой, другой — с горячей, а третий — с кипящим молоком — и искупаться по очереди во всех трёх котлах. Царь опять зовёт Ивана и требует, чтобы он первым все это проделал. Конёк-Горбунок и тут обещает Ивану свою помощь: он махнёт хвостом, макнёт мордой в котлы, два раза на Ивана прыснет, громко свистнет — а уж после этого Иван может прыгать даже в кипяток. Иван все так и делает — и становится писаным красавцем. Увидев это, царь тоже прыгает в кипящее молоко, но с другим результатом: «бух в котёл — и там сварился». Народ тут же признает Царь-девицу своей царицей, а она берет за руку преобразившегося Ивана и ведёт его под венец. Народ приветствует царя с царицей, а во дворце гремит свадебный пир.