La película abre con la Estrella Azul (que también aparece en la película Pinocho)centellando por encima de Nueva Orleans, tomando lugar alrededor del año de 1913, el tiempo en que Woodrow Wilson fue elegido como el 28º Presidente de los Estados Unidos, según los periódicos. Unas pequeñas Tiana y Charlotte La Bouff están escuchando la historia "El príncipe rana", contada por la madre de Tiana, Eudora, una costurera, a menudo contratada por los La Bouff (dirigidos por el torpe todavía propietario de unos tipos de molinos de azúcar, Eli "Gran Papi" La Bouff) sobre todo para hacer vestidos para Charlotte. Charlotte es emocionada con la idea de encontrar un príncipe, mientras que Tiana jura que nunca lo necesitará. En cambio, comparte un sueño con su padre, James: abrir un restaurante propio, llamado "Tiana's Place". Su padre muere en la guerra años mas tarde.

Los años pasan, así como la Primera Guerra Mundial, y Tiana ahora está trabajando como camarera, escatimando y ahorrando, y parece haber dejado de divertirse en favor de su sueño, ya que su padre falleció durante su servicio militar en los años finales de la Primera Guerra Mundial. Finalmente consigue el dinero y muestra los planes de convertir un antiguo almacén de Riverside en un restaurante elegante a su madre, quien insiste en que tiene que mirar a otras partes de la vida y que a pesar de que su padre nunca obtuvo lo que quería, tenía lo que necesitaba: amor.



Mientras tanto, el Príncipe Naveen del país legendario Maldonia, llega a la ciudad con su mayordomo Lawrence. El príncipe ha sido reprendido por sus padres (el Rey y la Reina de Maldonia) por su estilo de vida del jazz y mujeriego, y tiene que casarse o conseguir un trabajo para ganarse la vida. Él planea casarse con Charlotte para ganar su fortuna. Los dos pronto conocen al Dr. Facilier, que convierte a Naveen en una rana y consigue que Lawrence se una a él en su plan para tomar el control de Nueva Orleans.



En el gran baile de disfraces La Bouff, Tiana se entera de que otro cliente (posiblemente un agente de bienes raíces) ha hecho una oferta más alta por el edificio que quería para su restaurante, y ahora se ha quedado sin nada a menos que le pueda superar para el miércoles. Después de haber renunciado a la esperanza, ella pide desesperadamente un deseo a una estrella, cuando Naveen rana aparece. Pensando que ella es una princesa, la convence de darle un beso para romper la maldición, y convertirlo en humano de nuevo, pero el conjuro sale mal y ella se convierte en una rana también.


Los dos son perseguidos, mientras que Lawrence utiliza un amuleto vudú para hacerse pasar por el príncipe y conquistar el corazón de Charlotte. Sin embargo, se requiere la sangre de Naveen para que funcione, por lo que Facilier envía a sus espíritus vudú para recuperar al príncipe, que ha escapado al bayou con Tiana. Él planea usar a Lawrence para que se case con Charlotte, entonces matar a su padre, Gran Papi, y apoderarse de Nueva Orleans, alimentando con las almas de los ciudadanos a sus "amigos" vudú.

En el bayou, Tiana y Naveen conocen a Louis, un caimán que quiere ser un músico de jazz, y Ray, una luciérnaga cajún que está enamorada de una estrella que ha nombrado Evangeline. Son llevados a ver a Mamá Odie, la sacerdotisa vudú buena, pero excéntrica, del pantano. En el camino, a pesar de sus diferencias anteriores, Naveen y Tiana se enamoran, aunque esta última decide ocultar sus sentimientos para perseguir su sueño de tener su propio restaurante.

Con el tiempo llegan a Mamá Odie, quien insiste en que necesitan profundizar más para conseguir lo que necesitan. Naveen se da cuenta de que esto significa estar con Tiana, pero Tiana malinterpreta esto con tener que trabajar aún más duro para su restaurante. Mamá Odie pone de manifiesto que para que los dos vuelvan a ser seres humanos, Naveen debe besar a Charlotte, que es la princesa del Mardi Gras, antes de la medianoche, cuando Mardi Gras termina. Se procede a volver a Nueva Orleans en el tiempo de enganchar un paseo en uno de los barcos fluviales. En el camino, Louis es reclutado por una banda de jazz, que piensan que Louis es sólo un hombre que lleva un traje de caimán. Por un malentendido, Naveen dice a Ray acerca de sus sentimientos por Tiana, y Ray no se sorprende. Mientras tanto, Naveen planea proponerle matrimonio a Tiana, pero a medida que pasan por el almacén que tiene planes para convertir en un restaurante, ella muestra más interés en su sueño que en él, y él piensa que no corresponde a sus sentimientos. Sabiendo que nunca será capaz de conseguir el dinero para el restaurante de Tiana, a menos que se case con Charlotte, Naveen decide casarse con Charlotte y darle su dinero a Tiana para que pueda abrir su restaurante.

Sin embargo, es secuestrado por los espíritus vudú y es llevado a Facilier, que lo encierra después de obtener una pequeña cantidad de su sangre. Mientras tanto, Ray le revela a Tiana que Naveen verdaderamente la ama y que quería a proponerle matrimonio. Tiana se apresura al desfile de Mardi Gras para encontrar a Lawrence (disfrazado de Naveen) casándose con Charlotte, habiendo re-alimentado el amuleto vudú. Pensando que es el verdadero Naveen, Tiana se escapa hacia un cementerio, con el corazón destrozado, y le dice a Ray que Evangeline es sólo una estrella y que en realidad nunca se encontrará con ella. Ray no parece creerle en absoluto, y pide disculpas a Evangeline en nombre de Tiana. Él se marcha y consigue liberar al verdadero Naveen y robar el amuleto, lo que causa que Lawrence reanude su verdadera forma y sea arrestado. Ray le da el amuleto a Tiana, diciéndole que corra y nunca deje que el Dr. Facilier se apodere del talismán, justo antes de Facilier fatalmente lo aplaste.

Sintiéndose atrapado, el Dr. Facilier le ofrece a Tiana todo lo que siempre quiso, incluyendo a su restaurante, así como su forma humana, pero Tiana se niega al darse cuenta de que el amor y seguir a su corazón es más importante que tomar el camino fácil, tal y como su madre había dicho. Luego rompe el talismán de Facilier, liberando a los espíritus de vudú que proceden a arrastrar a Facilier a su mundo por fallarles, dejando tras de sí una lápida con su nombre y cara de espanto grabados.

De vuelta en el desfile de Mardi Gras, Naveen le ofrece matrimonio a Charlotte, pero Tiana confiesa que prefiere tenerlo a él como una rana que tener su restaurante porque está enamorada de él. Charlotte ofrece darle un beso para que pueda casarse con Tiana, pero es demasiado tarde: Mardi Gras se ha acabado y Charlotte ya no es una princesa.


Louis encuentra a Ray herido, y lo lleva hasta la pareja. Él ve que Tiana y Naveen aún son ranas, pero están juntos y expresa su felicidad antes de morir. En el funeral de Ray, miran hacia arriba y ven que otra estrella ha aparecido junto a Evangeline, presumiblemente Ray.

Naveen y Tiana contraen matrimonio en el bayou en una ceremonia oficiada por Mamá Odie. Su beso los convierte de nuevo en seres humanos porque ahora Tiana es una princesa casada con la realeza. Los dos regresan a Nueva Orleans y recuperan el edificio al tener a Louis amenazando a los agentes de bienes raíces. Trabajan juntos y abren el restaurante de Tiana, que se denomina "La Mansión de Tiana", un negocio exitoso, donde Luis toca la trompeta en su banda "Firefly Five Plus Lou". La película termina con Tiana y Naveen besándose mientras las Estrellas Azules, Ray y Evangeline, centellean desde arriba.