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New Orleans, 1912. Tiana è una bambina figlia della sarta Eudora, che confeziona abiti per l'amica di Tiana, Charlotte, la figlia di Eli "Gran Papà" La Bouff, un ricco signore del luogo. Una sera Eudora legge alle bambine la fiaba del principe ranocchio e Charlotte dice con entusiasmo che pur di diventare una principessa bacerebbe cento ranocchi, mentre l'altra bambina sembra essere disgustata dall'idea (per questo, è il primo film Disney la cui fiaba cita sé stessa, in quanto essa viene raccontata all'inizio e poi rivissuta dai protagonisti). Ella condivide il sogno del padre James: aprire un ristorante tutto suo. Tiana cresce, e purtroppo il padre muore durante la Prima Guerra Mondiale prima che il sogno si sia realizzato.

Passano alcuni anni. La ragazza crede fermamente in questo sogno, e lavora giorno e notte (letteralmente) per accumulare abbastanza denaro con cui acquistare un locale. Intanto il principe Naveen di Maldonia giunge in città a bordo di una nave, seguito dal valletto Lawrence, in cerca di donne e di jazz, le sue passioni, per recarsi a villa La Bouff dove si terrà un ballo mascherato. S'imbatte però in un individuo che all'apparenza sembra un povero balordo, invece si tratta di un malvagio stregone vudù, il Dr. Facilier (chiamato anche Uomo Ombra) che lo trasforma in un ranocchio convincendo Lawrence a prendere le sembianze di Naveen, e convincendolo a vendicarsi dei lunghi anni di umiliazioni da parte dei suoi padroni. Il piano sarebbe quello di trasformare Lawrence nel principe Naveen, che a sua volta verrà trasformato in un ranocchio - grazie a un talismano contenente il sangue del principe, sposare Charlotte e dividere la fortuna di Gran Papà La Bouff a metà.

A villa La Bouff, Tiana distribuisce dei bignè quando riceve la visita dagli agenti immobiliari Fenner che la informano che il locale sarà venduto ad un miglior offerente. Tiana, delusa, inciampa e per errore si sporca con i bignè e Charlotte le fa indossare un costume da principessa. Naveen, sfuggito ai due rapitori, incontra per caso Tiana sul terrazzo della villa La Bouff. La ragazza, che aveva pregato la stella della sera di realizzare il suo sogno, si stupisce vedendo che in cambio riceve solo un ranocchio. Questi le chiede di baciarlo e in cambio le esaudirà un desiderio, visto che la sua famiglia è molto ricca. Tiana si convince e lo bacia. Qui però accade l'inaspettato: non è Naveen a ridiventare un uomo, ma Tiana a trasformarsi in una rana.

Tiana, infatti, non è una principessa: l'abito che indossava (solo un costume per la festa), aveva ingannato l'ingenuo principe. Arrabbiata, Tiana si lancia contro Naveen e durante la lite i due precipitano fuori dalla finestra e scombussolano la festa per poi volare con dei palloncini lontano verso la palude, dove incontrerAnno qualche simpatico amico, come l'alligatore Louis, sognatore divertente che suona la tromba (ha imparato seguendo le imbarcazioni che attraversano il fiume) e la lucciola Ray innamorato della Stella della Sera, chiamata "Evangeline" da lui. Tutti insieme, farAnno un viaggio attraverso il bayou, per raggiungere Mama Odie, una strega vudù, che dovrebbe essere in grado di far tornare normali Tiana e Naveen. Durante il viaggio, i due si innamorano, ma sono inseguiti dalle ombre di spiriti malvagi sotto il comando di Facilier, i quale ha bisogno del principe perché l'amuleto ha consumato il sangue e gliene serve altro per trasformare Lawrence. Proprio durante l'attacco il gruppo fa la conoscenza di Mama Odie, che le elimina e li porta nella sua dimora. Qui scoprono che per tornare umani, Naveen dovrà baciare Charlotte (considerata di fatto una principessa visto che il padre era stato eletto "re del martedì grasso") entro la mezzanotte dello stesso giorno.

Mentre tornano a New Orleans Naveen, grazie alle parole di Mama Odie, decide di dichiararsi a Tiana, decidendo di farsi baciare da Charlotte ma poi di vivere a fianco alla ragazza, abbandonando la sua vita di lusso e privilegi, ma prima che possa farlo viene rapito dalle ombre e portato da Facilier, che riprende il suo sangue e lo rinchiude, mentre Lawrence sta per sposarsi con Charlotte. Tiana, dopo aver saputo da Ray che Naveen voleva chiederle di sposarlo, vede Lawrence trasformato in Naveen e crede che sia davvero lui. Perciò scappa via, mentre Ray, sicuro che ciò che ha visto non può essere vero (anche perché Tiana non si è ritrasformata in umana), trova il vero Naveen e lo libera. Dopo essere stato liberato, Naveen riesce ad interrompere le nozze, ma viene nuovamente catturato da Lawrence. Con l'aiuto di Ray, Naveen riesce a togliergli l'amuleto vudù. Ray scappa via, inseguito dalle ombre malvagie, ma raggiunge Tiana al cimitero dandole l'amuleto e dicendole di scappare, mentre lui affronta le ombre. Inizialmente le batte, ma viene poi attaccato da Facilier che lo schiaccia. A quel punto, arriva Louis che cerca di aiutare l'amico in difficoltà. Tiana, inseguita dalle ombre, sta per rompere l'amuleto, ma viene fermata da Facilier, che la ritrasforma in umana e fa apparire il ristorante da lei tanto desiderato.

Facilier promette a Tiana di darle il ristorante, se lei gli restituisce l'amuleto, facendo leva su tutti i suoi sacrifici e sul fatto che il ristorante era da sempre stato un sogno del padre, ma lei non ci casca e getta l'amuleto tentando di romperlo, non riuscendoci a causa dell'ombra senziente dello stregone. Faciler a quel punto la blocca con il suo bastone, però Tiana riesce a riprendere il talismano con la sua lingua e a distruggerlo. A quel punto Facilier viene trascinato nell'aldilà dagli spiriti, furiosi per non aver ottenuto il risarcimento del loro debito. Scoperto l'ingAnno, Lawrence viene arrestato e Tiana corre da Naveen che sta per baciare Charlotte. Li interrompe, dicendogli di amarlo. A quel punto, è troppo tardi, è già mezzanotte, per cui il bacio di Charlotte non ha alcun effetto. Subito dopo, torna Louis con Ray che sta morendo. Tiana e Naveen dicono a Ray che starAnno insieme, ma da rane. Subito dopo, Ray muore. Al funerale, una stella si accende: è Ray, che ora può davvero stare con la sua Evangeline. Tiana e Naveen si sposano grazie a Mama Odie che celebra il loro matrimonio, ma quando si baciano, i due tornano umani, perché ora Tiana è una principessa (come aveva cercato di far capire ai due la prima volta che si sono incontrati, inutilmente). Dopo il matrimonio, i due giovani si risposano da umani davanti a amici e parenti, pagano i Fenner per il locale e insieme creano il ristorante. Louis intrattiene il pubblico, mentre Tiana e Naveen sono i direttori.