从前，有一位国王，他有十二个女儿，每个女儿都长得很美丽。这十二个女儿一起住在一个很大的房间里，房间中摆放着十二张床。每当她们晚上睡觉的时候，就会把门锁上。但最近一段时间，国王和十二个女儿一起吃早餐时，总发现她们的鞋子全都磨出了个洞，好像她们整整跳了一夜舞才磨破鞋子似的。但问她们到底发生了什么，去了哪里，她们都说不知道。
于是，国王宣布要是有人可以揭开这个秘密，找到十二个公主整夜跳舞的地方，他不仅可以从十二个公主中选择一位他喜欢的公主结婚，并且国王还会将王位传给他。不过，调查的期限是三天，超过三天没有揭开秘密的人会被处死。
没多久，邻国的一位王子来到这里，得到国王的热情款待。等到天黑之后，他被人带进公主们卧室隔壁的房间。为了可以解开这个秘密，王子将房门打开，坐在椅子上目不转睛地盯着门外。但过了一会儿，他就睡着了。第二天醒来后，他发现公主们鞋尖或鞋底上都磨出了个洞，这就是说公主们又跳了一夜的舞。之后的两晚发生了一样的情况。王子因为没有解开谜团，被国王下令处死了。后来又有几个人来尝试过，但他们都没能解开谜团，和那位王子一样都被国王处死了。
过了一段时间，一个老兵正好路过这个王国。他因为在战争中受伤，无法继续战斗，而被遣散回家。一天，他走过一片树林时，碰见一个老婆婆。老婆婆问道：“小伙子，你这是要去哪儿啊？”
“说实话，我也很迷茫，不知道该去哪里，又该做些什么，”老兵回答，又自嘲道，“或许我应该去试试解开那些公主鞋子破了的谜团呢，如果解开了，我还能当上国王呢。”
老婆婆一听，连忙说道：“是的，你应该去试试，这没什么难的，只要别喝她们给你的任何酒水，而且在她们离开前，你装睡就行了。”
老兵听到这些话，打算去试一试。他和老婆婆告别时，老婆婆将一件披风送给他：“这是一件可以让你隐身的披风。只要你穿上它，她们就无法看到你了。那时，你可以偷偷跟着她们，看她们到底去了哪里。”
老兵收下披风，去面见国王，说他能解开谜团。像过去那些来应征的人一样，他也得到国王的热情款待，国王还让他换上漂亮的王室礼服。
天黑之后，他也被带到公主们的卧室旁边的房间。进去之后，他刚要躺到床上，大公主就为他送来一杯葡萄酒。大公主走后，他把酒全都倒了，又躺在床上装睡，而且鼾声如雷。十二个公主在隔壁听到他的鼾声，都得意地笑了起来，大公主说：“可怜的家伙，他本来还能活得更长一些，做一些更聪明的事情，却跑来送死。”
之后，她们开始梳妆打扮，每个人都穿上漂亮的衣服，戴上最耀眼的珠宝首饰。这时，她们最小的妹妹说道：“我怎么觉得有点儿不对劲呢？你们如此高兴，我却感到很不安，总感觉会有什么不好的事情将要发生！”
“你在说什么傻话？”大公主斥责她说，“你总爱胡思乱想，你难道忘了之前有那么多人想要知道我们的秘密，最后不都白白丢了性命吗？看那老兵睡得多香，他是不会发现我们的秘密的！”
公主们打扮完后，又去看了看老兵，只听他鼾声打得更响，躺在床上动也不动。公主们便觉得他肯定会一觉睡到大天亮，打雷也不会醒过来。她们又回到自己的房中，大公主走到自己的床前拍拍手，床立刻沉了下去，出现了一条通往地下的楼梯，公主们一个接一个沿着楼梯走下去。
老兵在公主们走后立刻披上老婆婆送给他的隐身披风，紧紧跟在她们的后面。他跟着她们下楼梯时，不小心一脚踩到小公主的礼服上。小公主吓得对姐姐们大喊道：“怎么回事？好像有人踩住了我的礼服，可我身后根本没有人！”大公主说：“够了，你别再胡说八道了，你的礼服一定是被墙上的钉子挂着了！”
她们走下楼梯，进入一片美轮美奂的小树林，那些树的树叶都是纯银做成的，闪闪发光。士兵想留下他来过这里的证物，于是他“咔嚓”一声折断一根树枝，小公主听到声响后说：“我还是感觉有些不同寻常，你们听到刚才的”咔嚓“声了吗？我从来没在这里听到过这个声音！”
大公主说：“你不要再疑神疑鬼了！我想这声音肯定是我们的王子发出的，他们正在为我们的到来热烈欢呼呢！”
她们穿过银树林，又进入另一片树林，这里的叶子都是纯金做成的。之后，她们又来到第三片小树林，这里的叶子都是由晶莹璀璨的钻石做成的。
士兵每经过一片树林，都会折下一根树枝作为证物，每次都会发出“咔嚓”的声响，每次都让小公主心惊胆战，大公主却总说是王子们的欢呼声。
她们又走了许久，来到一个大湖边，那里停泊着十二条小船，每条小船上都站着一个俊秀的王子，他们好像一直在此等候公主们的到来。十二个公主每人上了一条船，士兵则与小公主上了一条船。
王子们划船朝对岸驶去，为小公主划船的王子说：“怎么回事啊，为什么我感觉这条船今天好像特别沉？我都已经用尽全力去划了，可船却不像往常一样行进得那么快，我都快累死了！”
小公主说：“大概是今天太热了吧，让你热得没有力气划船了。”
湖的对面是一座富丽堂皇的宫殿，里面点满蜡烛，将宫殿映照得金碧辉煌。宫殿四处响起动听的音乐。十二个王子和公主们上了岸，走进宫殿后开始跳舞。
老兵因为有隐身披风，所以他们都看不到他。老兵和他们一起跳舞，他们也不知道。每次当公主端起葡萄酒想喝的时候，士兵都会偷偷走过去喝光酒，等公主将酒杯端到嘴边时，才发现杯子里已经没酒了。看到这么诡异的事情，小公主害怕不已，大公主却命令她不准说出来。
舞会一直持续到凌晨三点，公主们的鞋子都磨破了，才和王子依依惜别。她们又登上船，这次士兵与大公主上了一条船。王子们把她们送到湖边，公主们与王子们告别，答应明天晚上还过来。
士兵先公主们回来，回到隔壁的房间又躺在床上。当十二个公主从楼梯走上来时，马上听到隔壁士兵发出的鼾声。大公主说：“你们听，他还在睡呢，我就说没什么可担心的！”她们也上床休息了。
老兵早晨醒来后，对昨晚发生的事情一句都没提，他还想再体验一番这神奇的经历，因此后面的两个晚上，他又跟着十二个公主去了。每个晚上发生的事情都和他第一晚遇到的一样，公主们每晚都是跳到鞋子磨破了才与王子们告别，回到卧室。但在第三个晚上，老兵拿了宫殿里的一只金杯作为他曾经去过那儿的证物。
第四天，国王规定的时间到了，他拿着那三根树枝和那只金杯去见国王。十二个公主也都站在门后竖着耳朵偷听。国王问道：“我的十二个女儿晚上是在什么地方跳舞？”
老兵回答：“她们在地下的一座宫殿中与十二个王子跳舞。”他把看到的一切都告诉了国王，还拿出那几件证物给国王看。国王叫来公主，问她们老兵所说的是否是真的。她们见秘密被戳穿，还有证物，只好都承认了。
士兵解开了谜团，国王也履行承诺，让他选择一个公主做妻子，士兵说：“我已经不年轻了，请您把大公主嫁给我做妻子吧！”
于是，国王当日为他和大公主举行了婚礼，还宣布他成为王位的继承人。