Verlegen middelbare scholieren Mia en Peter Thermopolis wonen met hun alleenstaande moeder, Helen, in een opgeknapte brandweerkazerne in San Francisco. Mia is niet populair bij haar leeftijdsgenoten, maar is bang om in het openbaar te spreken terwijl ze een oogje dichtknijpt bij Josh Bryant, en wordt vaak geplaagd door zijn populaire vriendin Lana Thomas. Mia en Peter's enige vrienden zijn de sociale verstotene Lilly Moscovitz, Harry en Lilly's oudere broer, Michael, die in het geheim gevoelens voor haar koestert. Mia en Peter leren van hun vervreemde grootmoeder van vaderskant, Clarisse, dat ze de enige erfgenaam zijn van het Europese koninkrijk Genovia, nadat ze de troon hebben geërfd van hun onlangs overleden vader Philippe. Clarisse is vastbesloten om Mia tot een verfijnde prinses en Peter tot een verfijnde prins te maken, zodat zij op een dag het koninkrijk waarover Clarisse momenteel de leiding heeft, kunnen regeren. Overweldigd door de ontdekking weigert Mia in eerste instantie tot Helen hen overtuigt om de "prinses en prinsessenlessen" van hun grootmoeder bij te wonen op voorwaarde dat ze hun definitieve beslissing pas hoeven te nemen op het Genoviaanse Onafhankelijkheidsdagbal over drie weken.
Mia krijgt een glamoureuze make-over en een limousinechauffeur van Joe, het hoofd van de veiligheidskoningin en vertrouwelinge, die een vaderfiguur voor haar en Peter wordt. Mia's transformatie zorgt ervoor dat haar schoolgenoten haar anders behandelen, terwijl haar steeds hectischer wordende schema haar relatie met Lilly onder druk zet. Om haar beste vriendin te sussen, vertellen Mia en Peter Lilly en Harry de waarheid en zweren ze tot geheimhouding. Het publiek leert echter al snel dat Mia een prinses is en Peter een prins nadat het geheim aan de pers is verkocht door Paolo, de kapper die verantwoordelijk is voor Mia's make-over, en de paparazzi beginnen hen onophoudelijk te achtervolgen. Hoewel Mia en Peter zich bij hun eerste staatsdiner schamen, geeft de koningin toe dat ze hun onhandigheid vertederend vond en suggereert ze dat ze samen quality time doorbrengen. Clarisse legt uit dat, hoewel Mia en Peter's ouders van elkaar hielden, ze vriendschappelijk zijn gescheiden om hun eigen passies na te streven, Philippe blijft in Genovia om uiteindelijk koning te worden, en Helen keert terug naar Amerika met Mia en Peter om hen een "normale" kindertijd te bieden.
Naarmate Mia's populariteit groeit, nodigt Josh haar en Peter uit voor een strandfeestje met hem. Mia en Peter accepteren dit, waardoor ze Lilly en Harry verwaarlozen en haar plannen met Michael opgeven. Josh kust Mia voor de paparazzi om zijn eigen roem te versterken, terwijl Lana de paparazzi helpt Mia te fotograferen met alleen een handdoek en Peter met een korte broek; beide foto's staan de volgende dag in de krant. Omdat ze de foto's ongeschikt vinden voor een prinses en een prins, waarschuwt Clarisse Mia en Peter voor hun gedrag, waarna een vernederde Mia en Peter beloven afstand te doen van hun titels. Joe herinnert Clarisse eraan dat Mia en Peter nog steeds beide tieners en haar kleinkinderen zijn, wat suggereert dat de koningin te hard heeft gereageerd.
Nadat ze het met Lilly en Harry hebben goedgemaakt, komen Mia en Peter eindelijk op tegen Lana voor het pesten van een schoolvriend. Mia en Peter nodigen Lilly, Harry en Michael uit op het bal, maar Michael weigert, nog steeds met een gebroken hart over Mia's eerste ontslag. Nadat Clarisse zich bij Mia en Peter verontschuldigt voor het uitschelden, stelt ze dat Mia en Peter publiekelijk afstand moeten doen van de troon op het bal. Doodsbang voor het vooruitzicht zijn Mia en Peter van plan om weg te lopen totdat ze een ontroerende brief van hun overleden vader ontdekken en zich terugtrekken. Mia's auto werkt niet goed terwijl ze naar het bal rijdt, waardoor ze in een stortbui strandt, totdat zij en Peter door Joe worden opgehaald.
Als ze uiteindelijk aankomen, leveren Mia en Peter, nog steeds nat en slordig van de regen, een overtuigende toespraak en accepteren ze hun rol als Prins en Prinses van Genovia. Na in een jurk te zijn veranderd, wordt Peter in een smoking veranderd, Mia en Peter begeleiden Clarisse naar de balzaal waar Michael, die Mia's verontschuldiging heeft geaccepteerd, haar uitnodigt om te dansen voordat ze hun gevoelens voor elkaar opbiechten en hun eerste kus delen. In de slotscène worden Mia en Peter getoond die naar Genovia reizen in een privé-vliegtuig met hun huiskat Fat Louie, en Mia schrijft in haar dagboek dat zij en Peter van plan zijn om met hun moeder naar Genovia te verhuizen.
