一个叫卡伦（又译作珈伦）的农村女孩在她母亲死后被一个富有的老妇人收养了，她长大后自负又娇生惯养。在她被收养之前，卡伦有一双破旧的红舞鞋，她让她养母给她买了一双公主定制级别的的红舞鞋。在卡伦经常穿着红舞鞋去教堂后，红舞鞋开始自己跳动，但她能够自己脱掉。
有一天，当她的养母生病后，她穿着红舞鞋去参加一个派对。一个神秘的士兵出现，并且说了一些奇怪的话赞美卡伦穿着的红舞鞋。不久，卡伦的舞鞋又开始自己跳动了，但这一次卡伦脱不下来了。舞鞋不停地跳着舞，日日夜夜，晴雨不分，穿过田野和草地，还穿过了划破卡伦手臂的荆棘。卡伦甚至不能参加她养母的葬礼。一个天使出现在她面前，带着一把剑，判她终身跳舞，甚至死后也不能停，来作为对于各地自负的孩子的警告。卡伦向其求饶，但是红舞鞋在她听到天使的回复之前就把她带走了。卡伦找到了一个刽子手，求他砍掉她的脚。刽子手砍了，但是舞鞋依然在跳，甚至连卡伦被截断的脚还留在鞋子里。刽子手给了她一双木鞋和一副拐杖，教她唱囚犯的圣歌。卡伦觉得她已经受够了这双红舞鞋，决定去教堂让人们能够看到她。但是她被截断的脚仍然在舞鞋中，在她面前跳舞，拦住了她的去路。
之后的一个周日她又试了一次，认为她至少和其他在教堂里的人一样，但红舞鞋又一次拦住了她的去路。卡伦在牧师住所当了一个佣人，但当周日来到时她不敢去教堂。她孤独地坐在家中，向上帝祈求帮助。天使带着一束玫瑰重现，宽恕了卡伦。卡伦的内心充满了阳光、平和以及欢乐。她的灵魂在阳光下飞向天堂，在那里，没有人会提及红舞鞋。
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安徒生解释故事源于他小时候经历的一件事。据他记载，一个富有的女顾客给他父亲一条红丝巾，让他父亲为她女儿制作一双跳舞鞋。他父亲十分认真地制作，除丝巾外还用上了皮料，但是女顾客却说制作好的鞋子是垃圾。她说他父亲什么都没做，反而毁了她的丝巾。“这样的话，”他父亲说，“我还不如也一起毁了我的皮料吧，”然后他父亲当着女顾客的面剪坏了那双鞋。