初到奥兹国的多萝西，在北方好女巫的指引下，得知唯有翡翠城的伟大巫师奥兹能帮她回家。她穿上女巫赠予的银鞋，带着托托踏上黄砖路。路上，她遇到了第一个伙伴——稻草人。这个插在田里的稻草人总说自己没有大脑，渴望拥有智慧，便决定与多萝西同行，向奥兹巫师请求大脑。
继续前行，他们在森林里发现了铁皮樵夫。他因被邪恶女巫诅咒，身体被铁皮替换，失去了心脏，总说自己法感受爱，希望巫师能赐予他一颗心脏。于是，铁皮樵夫也加入了队伍，四人一同沿着黄砖路向翡翠城进发。
不久，他们又遇见了胆小的狮子。这头狮子虽体格强壮，却总因害怕而发抖，他渴望获得勇气，成为真正的百兽之王。狮子同样决定跟随多萝西，向奥兹巫师寻求勇气。四个伙伴带着各自的愿望，互相扶持着前进：稻草人用智慧规划路线，铁皮樵夫用斧头开辟道路，狮子在关键时刻鼓起勇气保护大家，多萝西则用善良温暖着每个人。
旅途中，他们遭遇了诸多危险：差点陷入致命的罂粟花海，被西方坏女巫派出的飞猴攻击，还多次受到女巫的阻挠。西方坏女巫一直觊觎多萝西的银鞋，视她为眼中钉，企图阻止他们到达翡翠城。最终，多萝西在伙伴的帮助下，用水泼向西方坏女巫，使她融化消失，除了奥兹国的威胁。
到达翡翠城后，他们终于见到了奥兹巫师，却发现这个“伟大的巫师”只是一个来自奥马哈的普通魔术师。他用 tricks 满足了伙伴们的愿望：给稻草人塞了一袋“智慧糠麸”，让他以为自己有了大脑；给铁皮樵夫缝上丝绸“心脏”，让他感受到“爱”的温暖；给狮子喝了“勇气药水”实则是液体，让他相信自己变得勇敢。实际上，稻草人一直有智慧，铁皮樵夫始终善良，狮子也暗含勇气，他们只是需要认可自己。
至于多萝西的回家愿望，魔术师的热气球意外飞走，她陷入绝望。此时，南方好女巫格林达出现，告诉她银鞋的秘密：只要将鞋跟互敲三次，默念“回家”，就能回到堪萨斯。多萝西向伙伴们告别，敲动鞋跟，瞬间回到了叔叔婶婶的农场，了这场奇幻之旅。
整个故事以多萝西的旅程为主线，通过她与伙伴们的冒险，展现了友谊的力量和自我认知的重要性——真正的智慧、爱心和勇气，其实早已在每个人心中。