En la víspera de Navidad en el Londres victoriano, Benjamin Stahlbaum entrega a sus hijos Louise, Clara y Fritz los regalos que su esposa Marie había reservado para ellos antes de morir. Clara recibe una caja con forma de huevo que no puede abrir, junto con una nota que dice "Todo lo que necesitas está dentro". La familia acude a una fiesta de Nochebuena, organizada por el padrino de los niños y hábil ingeniero Drosselmeyer. Clara le pregunta a Drosselmeyer cómo abrir su huevo. Él le revela que hizo el huevo para Marie cuando era más joven.

Benjamin se enfada con Clara por negarse a bailar con él y se insultan mutuamente. Clara encuentra una cuerda con su nombre, que significa su don, y la sigue hasta un bosque en un mundo paralelo donde ve una llave. Antes de que pueda cogerla, un ratón se la arrebata y cruza un río helado. El capitán Philip Hoffman, el Cascanueces, conduce a Clara a través del puente hacia el Cuarto Reino, donde apenas escapan del rey ratón y de la Madre Jengibre, la regente del Cuarto Reino. El capitán Philip lleva a Clara al palacio, donde conoce a los regentes de cada tierra: el Hada de la Ciruela de Azúcar del País de los Dulces; Shiver del País de los Copos de Nieve, y Hawthorne del País de las Flores. Le dicen a Clara que están en guerra con la Tierra de las Diversiones, a la que se refieren como "el Cuarto Reino". También se revela que Marie era la amada reina de esta tierra mágica y, por tanto, Clara es la princesa.

El Hada de la Ciruela de Azúcar explica que Marie creó este mundo cuando era una niña, y que animó a todos con una máquina que puede convertir los juguetes en personas reales. Sugar Plum dice que esta máquina puede usarse para defender los tres reinos contra la Madre Jengibre, pero necesita una llave que coincida con la del huevo de Clara. Entrando a hurtadillas en el Cuarto Reino, Clara y Philip roban la llave a la Madre Jengibre (ignorando su advertencia de que Sugar Plum les está mintiendo), pero Clara se decepciona al descubrir que el huevo es sólo una caja de música.

Sugar Plum utiliza la máquina para dar vida a los soldados de juguete y les ordena que ataquen el Cuarto Reino. A continuación, revela que mintió sobre la Madre Jengibre, que se había resistido al plan de Sugar Plum de apoderarse de los cuatro reinos en venganza por su abandono percibido por Marie, y que la máquina puede volver a convertir a la gente de este mundo en juguetes también. Encarcela a Clara, al Capitán Philip y a los regentes masculinos, haciendo que Clara se culpe a sí misma.

Clara vuelve a abrir su caja de música con forma de huevo y descubre un espejo, que ilustra que lo único que necesitaba era a ella misma. Ella y los demás prisioneros escapan. Uno de los ratones de la Madre Jengibre muestra a Clara la sala de máquinas, y el Capitán Philip convence a la Madre Jengibre para que ayude a derrocar a Sugar Plum. Clara apaga la máquina mientras lucha contra los soldados con la ayuda de Mother Ginger. Sugar Plum intenta convertir a Mother Ginger de nuevo en un juguete, pero Clara manipula la máquina para que apunte de nuevo a Sugar Plum cuando se active, convirtiéndola de nuevo en una muñeca de porcelana y dejando sin vida a todo su ejército.

Agradecida por restaurar la paz entre los Reinos y la destrucción de Sugar Plum, Clara promete visitarla en el futuro. Tras despedirse del capitán Philip, regresa a Londres, donde apenas ha pasado el tiempo desde que se fue. Ella y Benjamin se disculpan mutuamente y ella decide finalmente bailar con él. Él acepta y Clara abre su caja de música. Benjamin le revela que esa música era la primera canción que él y Marie habían bailado. Bailan durante toda la noche en el salón de baile.