La vida de Mia Thermopolis (Anne Hathaway), una tímida adolescente que vive en San Francisco, da un gran giro cuando, de repente, descubre que es una princesa de verdad, heredera de la corona del diminuto reino europeo de Genovia, luego de la muerte de su padre. Mia inicia un divertido viaje para ocupar el trono, pero su estricta e increíble abuela, la Reina Clarisse Renaldi (Julie Andrews) irrumpe en su vida para darle las clases de protocolo dignas de una princesa.
Pero las dos no tardan en enfrentarse: Mia no tiene la menor intención de dejar su vida para gobernar un país tan lejano, mientras que la Reina Clarisse insiste en que debe cumplir con su deber. Clarisse está decidida a pulir este diamante en bruto para que ocupe el sitio que le corresponde en la línea sucesoria. La renuente princesa se enfrenta a la decisión más importante de su vida: seguir con su familia o dejarlo todo y aceptar las responsabilidades que se derivan de ser princesa.
Mia recibe un cambio de imagen glamoroso y una limusina conducida por Joe (Héctor Elizondo), el jefe de seguridad y confidente de la reina, quien se convierte en una figura paterna para ella. La transformación de Mia hace que sus compañeros de escuela la traten de manera diferente, mientras que su horario cada vez más agitado tensa su relación con su mejor amiga Lilly (Heather Matarazzo), el público pronto se entera de que Mia es una princesa y los paparazzi comienzan a perseguirla implacablemente. Aunque Mia se avergüenza en su primera cena de estado, la reina admite que encontró su torpeza entrañable y sugiere que pasen tiempo de calidad juntos, Clarisse explica que aunque los padres de Mia se amaban, se separaron amigablemente para perseguir sus propias pasiones, Philippe se quedó en Genovia para convertirse en Rey y Helen (Kathleen Marshall) regresó a América con Mia, para ofrecerle una infancia "normal".
A medida que crece la popularidad de Mia, Josh (Erik von Detten) la invita a asistir a una fiesta en la playa con él. Josh besa a Mia frente a los paparazzi para obtener sus 15 minutos de fama, mientras que Lana (Mandy Moore) ayuda a los paparazzi a fotografiar a Mia usando solo una toalla, fotografías que se imprimen en el periódico al día siguiente. Al encontrar las fotos inapropiadas para una princesa, Clarisse reprende a Mia por su comportamiento, luego de lo cual Mia humillada promete renunciar a su título. Joe le recuerda a Clarisse que aunque Mia sea una princesa, todavía es una adolescente y su nieta, lo que sugiere que la reina reaccionó con demasiada dureza, Después de que Clarisse se disculpa con Mia por regañarla, ella propone que Mia debe renunciar públicamente al trono en el baile. Aterrada por la perspectiva, Mia planea huir hasta que descubre una carta conmovedora de su difunto padre y cede, finalmente acepta el título de princesa.
Cuando finalmente llegan, Mia, todavía húmeda y desordenada por la lluvia, pronuncia un discurso convincente y acepta su papel de princesa de Genovia. Después de ponerse un vestido, Mia acompaña a Clarisse al salón de baile donde Michael (Robert Schwartzman), que ha aceptado las disculpas de Mia, la invita a bailar antes de confesar sus sentimientos el uno al otro y compartir su primer beso. En la escena final, se muestra a Mia viajando a Genovia en un avión privado con su gato, Fat Louie, y escribe en su diario que planea mudarse a Genovia con su madre.