Mia Thermopolis es una estudiante del instituto Grove que vive con su madre soltera, Helen, en un parque de bomberos reformado en San Francisco. Poco popular entre sus compañeros, Mia sufre de miedo a hablar en público mientras alberga un enamoramiento de Josh Bryant, y a menudo es objeto de burlas por parte de su popular novia Lana Thomas. Los únicos amigos de Mia son la marginada social Lilly Moscovitz y el hermano mayor de Lilly, Michael, que secretamente siente algo por ella.

Mia se entera por su distanciada abuela paterna, Clarisse, de que es la única heredera del reino europeo de Genovia, tras haber heredado el trono de su recientemente fallecido padre Philippe. Clarisse está decidida a convertir a Mia en una refinada princesa para que algún día pueda gobernar el reino que Clarisse preside actualmente. Abrumada por el descubrimiento, Mia se niega inicialmente hasta que Helen la convence de que asista a las "lecciones de princesa" de su abuela con la condición de que no tome su decisión final hasta el Baile del Día de la Independencia de Genovia, dentro de tres semanas.

Mia recibe un glamuroso cambio de imagen y una limusina con chófer de Joe, el jefe de seguridad y confidente de la reina, que se convierte en una figura paterna para ella. La transformación de Mia hace que sus compañeros de colegio la traten de forma diferente, mientras que su agenda cada vez más agitada tensa su relación con Lilly. Para apaciguar a su mejor amiga, Mia le cuenta la verdad a Lilly y le jura guardar el secreto. Sin embargo, el público pronto se entera de que Mia es una princesa después de que Paolo, el peluquero responsable del cambio de imagen de Mia, venda el secreto a la prensa, y los paparazzi comiencen a perseguirla sin descanso. Aunque Mia se avergüenza de sí misma en su primera cena de estado, la reina admite que su torpeza le resulta entrañable y sugiere que pasen tiempo de calidad juntas, cancelando sus clases para la tarde siguiente. Mientras se relacionan, Clarisse explica que, aunque los padres de Mia se querían, se divorciaron amistosamente para seguir sus propias pasiones: Philippe se quedó en Genovia para convertirse en rey, y Helen regresó a América con Mia para ofrecerle una infancia "normal".

Cuando la popularidad de Mia crece, Josh la invita a asistir a una fiesta en la playa con él. Mia acepta, lo que hace que descuide a Lilly y renuncie a sus planes con Michael. Los paparazzi emboscan a Mia en la fiesta de la playa. Josh besa a Mia delante de los paparazzi para conseguir sus "15 minutos de fama", mientras que Lana ayuda a los paparazzi a fotografiar a Mia llevando sólo una toalla; ambas fotografías aparecen en el periódico al día siguiente. Clarisse considera que las fotos son inapropiadas para una princesa y amonesta a Mia por su comportamiento, tras lo cual una humillada Mia promete renunciar a su título. Joe le recuerda a Clarisse que Mia es todavía una adolescente y su nieta, sugiriendo que la reina reaccionó con demasiada dureza.

Después de hacer las paces con Lilly, Mia finalmente se enfrenta a Lana por intimidar a una compañera de colegio. Mia invita a Lilly y a Michael al baile, pero Michael lo rechaza, aún con el corazón roto por el rechazo inicial de Mia. Después de que Clarisse se disculpe con Mia por haberla regañado, afirma que Mia debe renunciar públicamente al trono en el baile. Aterrada por la perspectiva, Mia planea huir hasta que descubre una conmovedora carta de su difunto padre y cede. El coche de Mia se estropea mientras conduce hacia el baile, dejándola atrapada en un aguacero hasta que es recuperada por Joe.

Cuando por fin llegan, Mia, todavía mojada y desarreglada por la lluvia, acepta su papel de princesa de Genovia mientras Clarisse, Helen y Lilly la miran con orgullo. Tras ponerse un vestido, Mia acompaña a Clarisse al salón de baile donde Michael, que ha aceptado las disculpas de Mia, la invita a bailar antes de salir al patio, donde confiesan sus sentimientos mutuos y comparten su primer beso. En la escena final, Mia aparece viajando a Genovia en un avión privado con su gato Fat Louie, y escribe en su diario que planea trasladarse a Genovia con su madre.