桑茨林德王國伯恩斯坦侯爵一家都愛書成癡，侯爵之女艾麗亞娜甚至被取了「書蟲公主」的外號。某日王位繼承人克里斯多福要和她締結婚約，並承諾她可以安心閱讀，理由是伯恩斯坦家政治傾向中立，不會涉入權力鬥爭。艾麗亞娜同意婚約，並因此得到王宮書庫的閱覽權限。艾麗亞娜認識了和克里斯多福一起工作的阿列克謝、護衛格倫、克里斯多福的叔父特奧多爾。四年來，18歲的艾麗亞娜幾乎讀遍書庫內的書，但她開始擔心關於婚約為假的謠言。艾麗亞娜的女僕提到新入宮的子爵之女艾琳，並請艾麗亞娜多加提防。艾麗亞娜初見艾琳時認為她是善於交際的外向女子，之後發生數起怪事，包括克里斯多福久未進入辦公室、特奧多爾禁止她進入書庫、格倫派了新護衛給她。在克里斯多福歸來後，他表示自己離開期間是在找一本艾麗亞娜提過的稀有書籍，讓她歡欣無比。一週後，艾麗亞娜見到克里斯多福和艾琳談笑風生，認為自己的婚約將走到盡頭，儘管早有預感，仍忍不住潸然淚下。

艾麗亞娜意識到自己愛上克里斯多福，但在就此事詢問他時，卻再次發現他和艾琳相談甚歡，便將贈書退回並黯然離去。數日後，艾麗亞娜在還書時遇見阿列克謝，阿列克謝請她轉交文件，艾琳突然假裝從樓梯上摔下，並嫁禍給艾麗亞娜，聲稱她出於忌妒才推落自己。克里斯多福指出滿手文件的艾麗亞娜不可能犯下此事，並在暗樁阿蘭的協助下，當眾揭露艾琳的謊言及她父親暗殺未遂的罪行，並得知艾琳的動機是謀取后冠。艾琳聲稱書蟲不配當王后，但許多宮廷官員透露自從艾麗亞娜成為未婚妻以來，便以書中大量知識促進經濟、醫學、民生、外交和烹飪發展。艾琳和她父親被以叛國罪監禁。克里斯多福公開證實艾麗亞娜受到宮內所有人愛戴，並承諾有朝一日會讓她成為王后。

艾麗亞娜得知自己的父親和祖父向克里斯多福提出兩個條件：不使用伯恩斯坦家的別名並獲得貴族支持，以及讓艾麗亞娜重視克里斯多福甚於書。當克里斯多福幾乎要吻艾麗亞娜時，艾麗亞娜突然問起家族的別名。克里斯多福回憶道，自己幼時拿書當推骨牌玩，遭到艾麗亞娜斥責，克里斯多福道歉後，向父王表示自己想娶她為妻，這使王室驚慌失措。克里斯多福透露伯恩斯坦家的別名是「桑茨林德之腦」，其成員長年以來以超凡的知識量造福王國，卻也因家族堅守政治中立，使得當年克里斯多福的提親被拒，而艾麗亞娜也被帶回並深居於伯恩斯坦領地中。當兩人再次見面時，艾麗亞娜已不記得克里斯多福。因此過去四年裡，克里斯多福不斷試圖獲取她的信任，艾麗亞娜也意識到克里斯多福對自己是真心誠意，兩人對彼此獻出初吻。

克里斯多福陪同艾麗亞娜微服出巡，以便艾麗亞娜親自選購學者團體希斯爾之星的書籍。在艾麗亞娜取得想要書籍《星之旅人》後，他們遇見兩個被攤商抓住的偷書孩童，克里斯多福出面處理此事，並以自身經歷安慰孩子，而艾麗亞娜為孩子們講述《星之旅人》的故事，緩解了孩子們對貴族的仇視。

艾麗亞娜找到指使孩童偷書的莫茲利男爵，並得知男爵的目的是干涉政策，將醫療研究經費用於軍事研究。就在男爵對艾麗亞娜舉劍相向時，克里斯多福出面營救，率人將男爵逮捕，並安置了偷書孩童和他們患病的母親。克里斯多福透露自己根據過去和艾麗亞娜的談話而設立慈善醫院，但艾麗亞娜卻一直對完全想不起初遇克里斯多福的經過感到困擾。之後她在與偷書孩童的談話中找到線索，稍微回想起當時的隻字片語，並詢問克里斯多福是否能說出「秘密的咒語」，克里斯多福同意，並向艾麗亞娜表示「你是我的寶物」。

克里斯多福出訪米瑟拉爾公國，艾麗亞娜留在國內代理其職務，並出席狩獵祭，得知狩獵祭中表現最傑出的獵人可能會向任何未婚女子獻上花環作為定情信物。許多名門大小姐都試圖博取男人們注意，並對艾麗亞娜深感忌妒，甚至出言侮辱她。艾麗亞娜獨處時遇見伊迪亞邊境伯爵領地的領主海頓，由於艾麗亞娜先前努力阻止戰爭，使他的軍事預算大幅降低，他便責備艾麗亞娜，並認為她對這個世界的理解僅止於紙上談兵。在海頓離開後，艾麗亞娜難過地流淚，並意識到自己先前一直在克里斯多福的庇護下。

歸國參加狩獵祭的歐文顯得對艾麗亞娜虎視眈眈，另一方面，克里斯多福接獲情報，並派員護衛艾麗亞娜。艾麗亞娜的友人安娜回絕歐文的求婚，艾麗亞娜介入並擊退惱羞成怒的歐文。索菲亞宣稱見到古城內的亡靈，但未能引起特奧多爾注意，她便和女僕羅娜共商陰謀。在狩獵過程中，艾麗亞娜被受傷的野豬攻擊，艾文救了她一把，索菲亞便說三道四，試圖製造歐文和艾麗亞娜的緋聞，雖然她們計畫失敗，但是確信下個計劃會成功。

索菲亞把艾麗亞娜關在古城之中，歐文救出她後，提到自己的父王是馬爾杜拉國王，而母后來自桑茨林德，由於兩國曾多次交戰，歐文對艾麗亞娜提出讓兩國避免交戰的建言此表示感謝。他們遭到惡徒襲擊，對方的目的是挑起戰爭。歐文推斷惡徒受僱於馬爾杜拉第三王子，在克里斯多福和麾下士兵平息紛爭後，亞蘭證實羅娜和惡徒相互勾結，以女僕身分利用索菲亞，安排艾麗亞娜的謀殺案。儘管索菲亞對此毫無所悉，但她還是名聲掃地。歐文證實自己的母后一直希望維繫桑茨林德和馬爾杜拉的和平，所以艾麗亞娜也向海頓領主重申立場，表示自己將盡力阻止戰爭發生，海頓相信她並向她宣誓效忠。次日，海頓成為在狩獵節表現最出色的獵人，他也把花圈獻給蕾蒂博德小姐，狩獵祭平安落幕。在道別時，艾麗亞娜邀請歐文有機會可以再來桑茨林德，歐文開玩笑地表示想從克里斯多福身邊拐走艾麗亞娜。

聖誕夜宴會和王子的婚宴都將來臨，艾麗亞娜在壓力之下做出許多艱難的決定，譬如選擇出席官方活動的禮服和珠寶，克里斯多福的母后安麗艾塔王妃認為艾麗亞娜欠缺政治覺悟和社交手腕，並未準備好成為王子妃，並提到諸多名媛都搶著成為王子妃。在宴會中，艾麗亞娜和克里斯多福遇見米瑟拉爾公國將軍家裡僅有十歲的千金雪倫，雪倫的姐姐「珍珠公主」米蕾優曾被視為王子妃候補，而她如今守寡服喪。艾麗亞娜還遇到不懷好意唐納夫人和她的女兒瑪緹爾妲，瑪緹爾妲不知何故偷了艾麗亞娜設計的裙子，安麗艾塔給了艾麗亞娜獨自思考與決策的時機，並期待她展現格局。艾麗亞娜推斷有人洩露設計，但不知如何是好，在她外出吹風時，目睹一位信使給克里斯多福捎來米蕾優的親筆信。

艾麗亞娜向亞蘭透露，自己依然擔憂米蕾優、瑪緹爾妲和其它可能成為側室的人選。一名僕人看出她心神不寧，便透露瑪緹爾妲是受她母親壓力才試圖成為王子妃，另外也建議她嚴肅地調查背叛者。克里斯多福的公務繁忙，艾麗亞娜完全沒有機會和他討論此事。雪倫無禮地要求自己取代艾麗亞娜成為克里斯多福在聖誕夜宴會上的女伴，因為這象徵米蕾優成為側室的機會，雪倫還表示比起死讀書的艾麗亞娜，米蕾優才是輔佐政務的最佳人選。艾麗亞娜實在非常擔心造成克里斯多福的困擾，但又不敢親口問他，便要求克里斯多福將婚禮延期，並哭著跑開了。艾麗亞娜決定暫時回父母家裡，克里斯多福同意並轉身離去。

艾麗亞娜在家度過一夜後回到王宮，意外聽見瑪緹爾妲命令艾麗亞娜的女僕莎拉在艾麗亞娜的房間內竊取禮服設計，莎拉因為曾受瑪緹爾妲家的資助而陷入兩難。艾麗亞娜並未點破此事，而是主動交出自己的新創作，以貝殼加工製成的墨水，但瑪緹爾妲予以拒絕，並指出貝殼來自被視為瘟疫發源地的柯爾伯村。瑪緹爾妲展現出對柯爾伯村的偏見，而艾麗亞娜透露當地的瘟疫是因為政府處置不當才加以惡化。瑪緹爾妲試圖拿墨水砸艾麗亞娜，但她被莎拉阻止，反而使自己弄得滿身髒。將此景看在眼裡的克里斯多福為這起糾紛善後，並表示自己深愛著艾麗亞娜，絕對不會納側室。艾麗亞娜向克里斯多福道歉，並透露自己的不安，兩人因此和解。克里斯多福還提到安麗艾塔非常中意艾麗亞娜，艾麗亞娜決定不再逃避或隱藏自己對克里斯多福的感情。

雪倫試圖以一本珍貴書籍的閱覽權，要求艾麗亞娜讓出克里斯多福宴會女伴的位置，艾麗亞娜強忍自己想閱讀的慾望拒絕雪倫。克里斯多福表示艾麗亞娜多年來都試圖解決瘟疫，亦試圖改善柯爾伯村的民生問題，克里斯多福還解釋雪倫長年以來都誤會米蕾優和自己的關係，指出兩人並不如她所想的那般親密，讓雪倫知難而退，風波也就此平息。在聖誕夜之宴，安麗艾塔不坦率地讚許了艾麗亞娜的做法，並對自己沒有嚴格調查莎拉的身家致歉，而陛下也決定賞賜立下功勞的艾麗亞娜。艾麗亞娜希望自己能獲得休假，以便盡情閱讀自己喜愛的書籍。宴會之後，克里斯多福為艾麗亞娜準備許多聖誕樹，並對這位書蟲公主表示感謝，兩人攜手誓言邁向未來，並在浪漫的光芒下相吻。