Los tímidos estudiantes de secundaria Mia y Peter Thermopolis residen 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 y Peter son la marginada social Lilly Moscovitz, Harry y el hermano mayor de Lilly, Michael, que alberga en secreto sentimientos por ella. Mia y Peter se enteran por su distanciada abuela paterna, Clarisse, de que son los únicos herederos 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 y a Peter en un refinado príncipe para que algún día puedan gobernar el reino que Clarisse preside actualmente. Abrumada por el descubrimiento, Mia se niega inicialmente hasta que Helen los convence de que asistan a las "lecciones de princesa y príncipe" de su abuela con la condición de que no tomen 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 y Peter. 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 y Peter les cuentan a Lilly y a Harry la verdad y les juran guardar el secreto. Sin embargo, el público no tarda en enterarse de que Mia es una princesa y Peter un príncipe después de que Paolo, el peluquero responsable del cambio de imagen de Mia, venda el secreto a la prensa y los paparazzi comiencen a perseguirlos sin descanso. Aunque Mia y Peter se avergüenzan en su primera cena de estado, la reina admite que su torpeza le resulta entrañable y sugiere que pasen tiempo de calidad juntos. Mientras se relacionan, Clarisse explica que, aunque los padres de Mia y Peter se amaban, se divorciaron amistosamente para seguir sus propias pasiones, Philippe permaneciendo en Genovia para convertirse finalmente en Rey, y Helen regresando a América con Mia y Peter para ofrecerles una infancia "normal".
Como la popularidad de Mia crece, Josh la invita a ella y a Peter a asistir a una fiesta en la playa con él. Mia y Peter aceptan, lo que hace que descuiden a Lilly y Harry y renuncien a sus planes con Michael. Josh besa a Mia delante de los paparazzi para reforzar su propia fama, mientras que Lana ayuda a los paparazzi a fotografiar a Mia llevando sólo una toalla y a Peter con pantalones cortos; ambas fotografías aparecen en el periódico al día siguiente. Clarisse considera que las fotos son inapropiadas para una princesa y un príncipe y los amonesta por su comportamiento, tras lo cual Mia y Peter, humillados, prometen renunciar a sus títulos. Joe le recuerda a Clarisse que Mia y Peter son todavía adolescentes y sus nietos, sugiriendo que la reina reaccionó con demasiada dureza.
Después de hacer las paces con Lilly y Harry, Mia y Peter finalmente se enfrentan a Lana por intimidar a una compañera de colegio. Mia y Peter invitan a Lilly, Harry y Michael al baile, pero Michael lo rechaza, todavía con el corazón roto por el despido inicial de Mia. Después de que Clarisse se disculpe con Mia y Peter por haberlos regañado, afirma que Mia y Peter deben renunciar públicamente al trono en el baile. Aterrados por la perspectiva, Mia y Peter planean huir hasta que descubren una conmovedora carta de su difunto padre y ceden. El coche de Mia se estropea mientras conduce hacia el baile, dejándola atrapada en un aguacero hasta que ella y Peter son rescatados por Joe.
Cuando por fin llegan, Mia y Peter, todavía mojados y desarreglados por la lluvia, pronuncian un convincente discurso y aceptan sus papeles como príncipe y princesa de Genovia. Tras cambiarse de vestido y Peter de esmoquin, Mia y Peter acompañan a Clarisse al salón de baile, donde Michael, que ha aceptado las disculpas de Mia, la invita a bailar antes de confesar sus sentimientos mutuos y compartir su primer beso. En la escena final, Mia y Peter aparecen viajando a Genovia en un avión privado con su gato Fat Louie, y Mia escribe en su diario que ella y Peter planean trasladarse a Genovia con su madre.
