Эти события произошли с простой советской девочкой Олей. То утро тоже начиналось привычно…
Олю разбудила бабушка. Девочка, как всегда, капризничала, не хотела вставать, не могла найти разбросанные по комнате вещи, не давала бабушке спокойно заплетать ей косы. Потом она, как обычно, вертелась перед зеркалом, опаздывая в школу. После занятий Оля зашла в кино. Возвращаясь домой, школьница поняла, что потеряла ключ от квартиры, и, запыхавшись от быстрого бега по темной лестнице (Оля очень боялась темноты), долго трезвонила в дверь. Огорченной бабушке только и оставалось мечтать о том, как было бы хорошо, если б Оля посмотрела на себя со стороны.
Пожилая женщина отправилась к слесарю за новым ключом, а девочка без разрешения съела шоколадку, взяла книжку со сказками и стала рассматривать изображённый на иллюстрации город. И вдруг в зеркале послышался хрустальный звон, а по его поверхности пошла рябь. Оля подошла к таинственному стеклу, перешагнула через раму и столкнулась с похожей на нее девочкой – ее собственным отражением - Яло. Девочки познакомились и решили прогуляться по улицам города из книги «икзакС».
В городе они заметили множество зеркал, в которых отражались искаженные жители и предметы: худые люди представали в них толстыми, старые молодыми, крошка хлеба выглядела как большой ломоть аппетитного пирога. Они попали в Королевство Кривых Зеркал, которым управлял король Топсед вместе со своими главными министрами Нушроком и Абажем.
Девочки бродили по улицам и не заметили, как оказались около зеркальной мастерской. Они стали свидетелями бунта стекольщика Гурда. Мальчик, потерявший сознание от голода и тяжелой работы, был обвинен в тунеядстве. Придя в себя, он сказал правду министру Нушроку о том, что королевские зеркала всё врут. Его заточили в Башню смерти, где он должен был дожидаться своей казни.
Оля во что бы то ни стало решила спасти мальчика. Яло очень удивилась поведению своего отражения, ведь та никогда не была такой решительной и мужественной. Такие чувства пробудились в душе Оли, потому что девочка была пионеркой и жила в свободной стране, она не могла видеть угнетение людей.
Девочки решили попросить короля об освобождении мальчика и в корзине с провизией проникают на королевскую кухню. Там их находит кухарка - тетушка Аксал. Добрая женщина переодевает их в королевских пажей, и они предстают в этом обличье перед глупым королем Топседом. Во время утреннего приема Оля легко решает математическую задачу на умножение, и девочки получают задание от короля пересчитать все зеркала в государстве. Для этого им даже выделили королевскую карету.
Ночью, пользуясь положением пажей, они проникают в Башню смерти, приносят Гурду еду и обещают его спасти. Оля делает слепок с кандалов, а брат тетушки Аксал должен был заняться ключом от них. Но утром королевские войска оцепляют зеркальные мастерские, и такую работу выполнить невозможно. Девочки решают украсть ключ, который висит над троном короля, кроме того они узнают, что второй находится у министра Абажа. Во время всех событий Яло часто капризничает, ноет, ведет себя так, как в обычной жизни поступала Оля.
Девочки похищают ключ, подслушав при этом, что министр Нушрок требует скорейшей казни Гурда. Подруги спешат на помощь мальчику, и тут обнаруживается, что Яло потеряла ключ. Девочки отправляются к Абажу, чтобы перехватить второй ключ у него.
По дороге они попадают в замок к дочери Нушрока Анидаг. Вечером приезжает сам министр и рассказывает ей о бунте зеркальщиков и о решении свергнуть короля. Он предлагает Анидаг стать новой королевой. Нушрок отправляет ее к Абажу за поддержкой, и в этот момент он узнает, что в доме дочери находятся королевские пажи, укравшие ключ. Ему удается схватить Яло и заточить ее в темнице, Оле же удается сбежать.
Оля отправилась к Абажу по дороге, ведущей в рисовые поля министра. Яло удалось отыскать подземный ход к дому Абажа. Она застала Анидаг, Нушрока и Абажа в беседке за горячим спором о том, кто будет новым королем. Девочка схватила ключ от кандалов Гурда и столкнулась в кустах с Олей. Подружки сели в карету и помчались к Башне Смерти.
Бывшие королевские пажи освобождают Гурда, тот переодевается в одежду Оли и выходит вместе с Яло из Башни смерти. А отважная советская пионерка решается бороться с министром Нушроком. Тот не выдержал ее ясного честного взгляда, оступился и упал с башни.
Весь город благодарил Олю за избавление жителей Королевства от гнета богачей. Девочке предлагают навсегда остаться в этой стране, но она через зеркало возвращается в свою квартиру.
В этот момент приходит с новым ключом от входной двери ее бабушка, и Оля очень радуется встрече. Девочка признается ей, что посмотрела на себя со стороны.