바닷가 작은 마을에서 엄마, 아빠와 행복하게 살고 있던 어린 소년 제임스. 아빠는 제임스의 생일날 곧 이사가게 될 뉴욕의 사진을 보여주며 행복해한다.

그러나 제임스의 부모는 동물원을 탈출한 코뿔소에게 사고를 당하고, 졸지에 고아가 된 제임스는 이모들에게 맡겨진다. 제임스의 이모 스파이커와 스폰지는 신데렐라의 계모를 능가할 정도의 고약한 심술꾼들. 이모들은 어린 제임스에게 힘든 집안 청소에서부터 온갖 잡일을 시키며 제임스를 괴롭힌다. 이모들의 학대에 힘들고 외로운 나날을 보내던 제임스는 어려울 때마다 아빠가 남겨준 뉴욕 여행 책자를 보면서 꿈과 희망을 잃지 않는다. 그러던 어느날 제임스는 정원에서 마법사 아저씨를 만나게 되고 마법사는 신비한 마법의 약을 건네며 약을 먹으면 신비한 일이 일어날 것이라고 말하고 사라진다.

마법의 약을 받고 놀래서 급하게 뛰어가던 제임스는 그만 넘어지고, 마법의 약은 죽은 복숭아 나무 아래에 쏟아진다. 그런데 마법의 약이 쏟아진 뒤 죽은 복숭아 나무에는 열매가 열리고 집보다 더 큰 거대한 복숭아 나무가 된다. 제임스는 다행히 마법의 약을 담았던 봉투에서 마지막 남은 한 알을 먹게 되고, 거대한 복숭아 안으로 들어가게 되는데…. 복숭아 안으로 들어간 제임스는 그곳에서 베짱이 할아버지, 지네 아저씨, 지렁이 아저씨, 무당벌레 아줌마, 반딧불 부인, 거미 누나를 만나 친구가 된다. 그리고 곤충 친구들과 함께 복숭아를 타고 바다 건너 꿈의 도시 뉴욕에 가기 위한 모험을 시작하는데….