從前有一個叫詹姆斯·特羅特的可憐挪威男孩，他從四歲開始就成了孤兒，與兩個將他當奴僕使喚的姨媽生活在一起，直到一個巨大的仙桃改變了他的命運……
有一天，詹姆斯家院子裡數年未結果的老桃樹竟結出了一顆大仙桃，並且越來越大，直到房屋般大小。他的兩個貪婪的姨媽甚至將莊園打造成一個風景區，渴望就此發一筆橫財，晚上還讓可憐的詹姆斯通宵掃地。好奇的詹姆斯晚上偷偷溜進了桃核內，在那裡他結識了一群奇怪的朋友：穿著100雙靴子的蜈蚣，綠色老蚱蜢，蜘蛛、蚯蚓…它們和仙桃一樣發生了巨大的變化，有了像人一樣的思維。
幾天後，桃樹不堪重負，仙桃落了下來，載著旅客們向懸崖滾去，最終掉到了大海里。
大仙桃很快引來數不勝數的鯊魚，它們不斷撞擊著仙桃。在絕境中，詹姆斯讓蜘蛛織出一個個繩套，套住了經過的海鷗，沒過多長時間，桃子上方就有了一大群海鷗，藉著501只海鷗的力量，仙桃離開了海畫，飛上了天空。
旅行中，他們偶遇了雲彩人，目睹雲彩人制作雪花和冰雹，將其散向天空，還和它們打了一場轟轟烈烈的雪仗；訪問了正在建彩虹的彩虹人，卻撞碎了彩虹。還看到了雪人造雪，看到了造雷的大鼓、冰霜工廠……
很多天過去了，仙桃以及旅客來到了美國。在這裡它們想慢慢降落，卻被一架飛機割斷了所有套著海鷗的繩子，大仙桃被迫紮在了帝國大廈的頂針上，萬幸的是旅客被安全地解救下來。經過洗塵典禮後，動物們都在美國定居下來，仙桃核也放在市中心做紀念，而詹姆斯也終於在桃核中過上了幸福美滿的日子。