В одном сказочном городе, который назывался Цветочным городом, жили коротышки — крошечные человечки, каждый из которых был ростом с небольшой огурец. Коротышки различались по половому признаку. Представители мужского населения назывались малышами, а женского — малышками. При этом коротышки не рождаются и не умирают от несчастных случаев, они существуют. Для них не существует понятия возраста, у них нет родителей (хотя один из коротышек имел нечто похожее на отчество — Сахарин Сахариныч Сиропчик). Загадкой осталось и то, откуда появились непосредственно герои всех романов-сказок, и какую роль при этом сыграло их деление на два пола. Лишь один раз — в эпизоде ссоры Незнайки и Кнопочки, во второй части трилогии — автор намекает, что сказочным человечкам тоже известно понятие любви. Хотя с другой стороны упоминается, что Авоська и Небоська — братья, следовательно, родственные отношения между коротышками всё же могут существовать. А из фразы малышки Заиньки «Вы лежали, как мёртвый», сказанной ей Незнайке, или из её перешёптываний с Белочкой «Мёртвый?» — «Нет, кажется, живой» о нём же, следует, что смерть в стране коротышек тоже может существовать.
В относительно тихую и размеренную жизнь города постоянно вносил элемент хаоса малыш-коротыш по имени Незнайка. То он напугает всех до смерти рассказом про оторвавшийся от Солнца кусок, готовый раздавить их город, то возьмётся за дела, которые не умеет делать, чем вызывает неудовольствие окружающих, а иногда и опасность для собственного здоровья и жизни. Будучи довольно ленивым и невежественным, Незнайка не может, да и не хочет достичь профессионализма ни в какой области, что и приводит к неприятным для него и окружающих последствиям.
В один прекрасный момент малыш Знайка (антипод Незнайки), живший в том же доме, что и Незнайка, придумал сделать воздушный шар и полететь на нём путешествовать всем домом, в котором жили 16 малышей, включая Незнайку и Знайку. После долгой постройки шара, в ходе которой Незнайка успел поссориться со своим, вероятно, единственным другом Гунькой (ссора была из-за того, что Гунька подружился с малышками), коротышки, наконец отправляются путешествовать. После непродолжительного путешествия на воздушном шаре в связи с техническими трудностями (остыл воздух в оболочке шара) Знайка принял решение покинуть шар, выпрыгнув с парашютом. Однако в связи с замешательством, причиной которого стала отчасти неосторожность Торопыжки, отчасти заявление Незнайки о том, что никому не надо больше прыгать, так как шар снова полетел вверх (потеряв вес Знайки), время было упущено и с парашютом выпрыгнул только Знайка, а остальные малыши продолжили путешествие на шаре, который в скором времени упал на Зелёный город. При падении никто не погиб, большинство отделалось лёгкими ушибами (исключение составил только Пулька, вывихнувший ногу). Незнайка, зацепившись за корзину, отделился от остальных малышей и его первым нашли малышки, жившие в Зелёном городе, где как выяснилось, только малышки и жили. Незнайке повезло, так как, будучи найденным первым, он попал в дом к Синеглазке и Снежинке, остальные же малыши попали в больницу, которую строгий врач Медуница фактически использовала в качестве места заключения для малышей. Благодаря удачному стечению обстоятельств, умелому манипулированию и политической апатии большинства малышей, Незнайке удалось полностью узурпировать власть над ними. Малышкам он представился, как герой, придумавший и сконструировавший воздушный шар, поэт, художник, музыкант и т. д., обучивший всех остальных малышей их ремёслам и умениям. Остальные малыши поддерживали эту ложь. Во время приключений в Зелёном городе и его окрестностях, таких как:
— постепенное освобождение малышей из больницы;
— поход Винтика и Шпунтика в город Змеевку, где жили местные малыши, и знакомство там со многими интересными личностями;
— рисование Тюбиком портретов малышек;
— починка автомобиля Винтиком, Шпунтиком и Бубликом;
— механизированная уборка фруктов;
— побег Ворчуна и доктора Пилюлькина из больницы;
— лечение Пульки
— и, наконец, подготовка к балу в честь освобождения всех малышей,
обман Незнайки ещё не был раскрыт. После долгих приключений в Зелёный город прибывает Знайка, который, как выяснилось, решил разыскать улетевших малышей. В результате этой встречи Незнайка был разоблачён, как обманщик, и стал презираем всеми малышами и малышками. Впрочем, вскоре он был прощён и принял участие в бале, который неожиданно оказался прощальным: исполнив песни, написанные поэтом Цветиком из Цветочного города, малыши (в особенности Ворчун и Незнайка) вдруг заскучали по своему родному городу и оставленным там друзьям и приняли решение вернуться. После возвращения Незнайка мирится с Гунькой, сам начинает дружить с малышками, особенно с Кнопочкой. А ещё он начинает заниматься самообразованием. Кроме того, в городе происходят некоторые изменения и усовершенствования, такие как постройка фонтанов, моста через Огурцовую реку и водопровода.
