Dona Benta anda triste com a guerra, que chega pelos jornais trazidos pelo estafeta. Emília jura dar cabo dela. À noite, pega no laboratório do Visconde um pó parecido com o pirlimpimpim, um “superpó” ainda em experiência, e aspira uma pitada. Acorda num lugar de neblina diante da Casa das Chaves. Lá dentro há uma fileira de chaves todas iguais, altas demais para ela. Com meio grão de superpó, sobe até uma e se pendura. A chave desce, e um pano enorme cai sobre ela: é a sua roupa. Emília encolheu e está nua. Lendo as letras do pedestal, entende que abaixou a Chave do Tamanho e calcula que tem um centímetro de altura.
De volta ao sítio, o pinto sura tenta comê-la, e ela foge com mais superpó, indo parar num cacho de hortênsias, num jardim desconhecido. Desce montada num mede-palmo, cavalga uma “vaquinha” de pintas amarelas, mata uma aranha com um espinho e come mel de violeta. Para beber água, chega à torneira por cima de uma mangueira e leva um banho de um pingo. Na varanda, encontra gente do tamanho dela: a família do Major Apolinário, prefeito da cidade, que acha que tudo foi uma ventania. Emília avisa do perigo, mas o gato Manchinha aparece e come os adultos. Ela só consegue salvar as crianças, Juquinha e a pequena Candoca, escondendo-as numa rachadura.
Emília vira ama-seca dos dois. Juquinha conta como escapou da montanha de pano das próprias roupas. Os três atravessam a casa, derrubam um pacote de algodão da estante dos remédios e se vestem com ele. Na rua, Juquinha reconhece o Ford do pai, escangalhado. Um beija-flor que junta algodão para o ninho leva os três, um chumaço de cada vez. De manhã eles comem a gema do primeiro ovo, furado com a lança de espinho. Ao saírem do ninho, Candoca fica presa no barranco. Chega uma tempestade, o vento leva os dois irmãos, e Emília se abriga no buraco de uma aranha caranguejeira.
Depois da chuva, aparece um gigante de cartola: o Visconde, que não encolheu por ser vegetal. Emília conta o que fez e, sem querer, convence o Visconde de que talvez a humanidade fique melhor pequena. O Visconde acha as crianças em outro ninho de beija-flor, abrem uma janela na cartola e a transformam no “Sítio da Emília”. Na fazenda do Coronel Teodorico, o Visconde salva o Coronel de uma casa invadida por leitões. No Picapau Amarelo, Dona Benta, Tia Nastácia, Narizinho e Pedrinho vivem em cima da cômoda. Emília esconde de todos que foi ela a culpada. Descobre também que Rabicó anda comendo gente achando que são “minhocas em pé”.
Com um novo superpó, Emília e o Visconde partem pelo mundo. Em Berlim, Emília dá um sermão ao Grande Ditador. Em Tóquio, acham o imperador numa tampa de caneta. Na Rússia, o frio matou quase todos. Na Califórnia, visitam Pail City, a Cidade do Balde, chefiada pelo Doutor Barnes, onde se vive sem pressa e se comem minhocas. Em Washington, aconselham o presidente e os ministros e lhes deixam algodão e provisões.
De volta ao sítio, Emília faz um plebiscito. Os adultos votam pela volta do tamanho e as crianças, contra. O Burro Falante e a vaca Mocha votam pelo tamanho, Quindim vota em branco e Emília toma para si o voto de Rabicó. Ela conta com o voto do Visconde para vencer, mas ele vota pelo tamanho. Emília cai do alto da cartola, se conforma e vai com ele à Casa das Chaves. O Visconde levanta a chave e toda a humanidade volta de repente ao tamanho anterior. Em cima da cômoda, todos caem, as tangas de algodão arrebentam e cada um corre atrás das roupas. Só falta o Coronel, que é achado no guarda-roupa de Dona Benta pedindo que mandem buscar as roupas dele.
