北欧阿伦黛尔（英语：Frozen_(2013_film)#Arendelle）王国的公主艾莎天生拥有冰雪魔法。原本她和妹妹安娜和睦相处，感情融洽，但是艾莎在一次游戏中不慎用魔法伤害到妹妹安娜，国王和王后急忙带她们去寻求地精的帮助。地精长老佩比抑制住冰雪魔法对安娜的伤害，同时亦消除安娜所有有关艾莎拥有魔法的记忆，佩比向艾莎告诫她必须学会控制自己的魔法，否则她的魔力会将她带往毁灭之路。事后国王和王后决定在艾莎能完全控制她的魔法前必须与安娜分开，艾莎因此长期与外界隔绝独自生活在王宫的卧房内，但仍始终未能学会控制魔法，只能拼命地压抑住自己天生的能力；而安娜则不明白为何父母不让姐姐再陪伴自己，使她倍感寂寞。不久后，国王与王后在一次旅途中遇上海难而去世，独留艾莎与安娜姐妹两人。
三年后，21岁的王储艾莎已到继位年龄必须继承王位成为阿伦黛尔的女王。虽然艾莎对于必须在众人面前现身而满心担忧，但加冕典礼最终安然无事地结束，安娜也终于再一次和艾莎有互动。安娜在晚宴上邂逅来自南埃尔斯的王子汉斯（英语：Hans (Frozen)），两人迅速坠入爱河后互订终身，但当艾莎知道安娜完全不明白爱情的真正意思，也认为她和汉斯现在订婚太过于莽撞，因此艾莎要求停止晚宴也拒绝给安娜与汉斯的祝福，当安娜为了向艾莎解释她隐瞒自己的秘密时跟她有所争执，促使艾莎在情绪激动下展露出她的冰雪魔法引发在场众人一片哗然与恐惧，导致她选择离开阿伦黛尔王国。当安娜与汉斯试图追上并劝服艾莎时，他们发现艾莎过于强大的冰雪魔法已让阿伦黛尔王国从盛夏进入寒冬，安娜对自己的鲁莽行为感到很自责，她委托汉斯代替自己处理阿伦黛尔王国的局势状况，而自己则独自去追寻艾莎，请求她回来并把王国恢复原状。艾莎在抵达北山后将自己压抑住的魔法尽情地释放出来，更创造出一座冰宫殿决定永远在此与世隔绝地生活，以确保安娜和王国不会被她的魔法所伤害，她还在无意中创造出有生命的雪人雪宝。
安娜孤身出发前去寻找艾莎路途中遇见冰匠克斯托夫（英语：Kristoff (Frozen)）、驯鹿斯特（英语：Sven (Frozen)）和雪宝，在他们的陪同下抵达艾莎所在的冰宫殿。安娜告诉艾莎有关阿伦黛尔被她的魔法所影响进入寒冬的情况，安娜希望艾莎能把王国恢复原状，并请求她回去。听到此消息的艾莎表示自己无力控制魔法，更情绪失控释放出一波冰雪魔法，意外击中安娜的胸口。对铸下大错毫不知情的艾莎拒绝安娜的请求，还创造冰巨人棉花糖将安娜一伙人驱逐出北山。眼见安娜的身体变得越来越虚弱，被地精抚养成人的克斯托夫带她去寻求长老佩比的帮助。佩比指出安娜胸口内的冰块即将冰封住她的心，唯有真爱之举才能解救她，于是克斯托夫就带安娜回王国去找汉斯。
迟迟等不到安娜消息的汉斯率领一队人马前往冰宫殿把艾莎抓回阿伦黛尔，安娜接着也被克斯托夫送回王宫。听闻事情过程的汉斯对安娜露出真面目，他告诉安娜当初自己向她求婚只是因为觊觎阿伦黛尔的王位，等到成功和安娜结婚后就打算把艾莎除掉并控制王国。汉斯把安娜反锁在房里任由她逐渐被冰封，随后向众人撒谎指安娜已被艾莎的魔法所害，并宣称安娜生前已与他订下婚约，同时指控艾莎女王叛国，要将她处死。尽管艾莎用魔法成功脱逃，但她的懊恼却引发更强大的暴风雪。正在离开阿伦黛尔的克斯托夫看到暴风雪席卷王宫后，立刻折返去找安娜。雪宝找到虚弱的安娜得知汉斯的真面目后，向安娜表示其实克斯托夫是真心爱她的真相。随后，安娜在雪宝的帮助下离开王宫，去见克斯托夫。
另一方面，汉斯追上艾莎，欺骗她说安娜已被她的冰雪魔法所害，深受打击的艾莎跌坐在地上，暴风雪骤然停止。就在汉斯拔剑准备趁隙对艾莎下手时，与雪宝到城堡外找克斯托夫的安娜目击这画面后，用最后的力气冲向艾莎并用身体保护对方。在最后一刻冰雪魔法完全冰封住安娜，汉斯挥下的剑因此粉碎。当悲痛万分的艾莎抱着已成为冰雕像的安娜啜泣时，冰雕像开始融化，安娜恢复了生命。原来安娜自我牺牲拯救艾莎的举动反应出她对艾莎的真爱，冰雪魔法因此被消除。艾莎终于了解到真爱才是控制冰雪魔法的关键，成功地让阿伦黛尔从寒冬恢复成盛夏，姐妹俩之间的隔阂也不复存在。阿伦黛尔恢复生气蓬勃的景象，汉斯被逮捕和遣送回国。安娜送克斯托夫一匹新雪橇并献上真挚的亲吻。艾莎为雪宝创造一朵会下雪的云朵，让他在夏天时亦不会融化。片尾彩蛋中，冰巨人棉花糖在冰宫殿捡到艾莎丢下的王冠，将它戴在头上开心地微笑着。