По их приказу изготавливаются лишь кривые зеркала, глядя в которые:
уродливые кажутся красивыми, а красивые, наоборот, — уродливыми;
молодые кажутся старыми, а старые — молодыми;
голодные и измождённые выглядят цветущими и упитанными, а сытые и дородные кажутся стройными и худощавыми.
Единственное отражающее реальность зеркало остаётся в тронном зале короля. Однако зеркальщики королевства тайно изготавливают прямые зеркала. Юного Гурда (Друга), отказывающегося делать кривые зеркала, приговаривают к смертной казни, в ожидании которой он заточён в Башню смерти.
Главная героиня фильма, третьеклассница-пионерка Оля, вечно не слушается свою бабушку, привирает, капризничает и ленится. Бабушка, сетуя на внучку, приговаривает:
Эх, внученька, внученька! Если б ты могла посмотреть на себя со стороны!
Погнавшись за убежавшим через волшебное зеркало котом Барсиком, Оля попадает в Королевство кривых зеркал, где сталкивается со своим отражением — девочкой по имени Яло. Разыскивая кота и его отражение, девочки становятся свидетелями ареста зеркальщика Гурда и решают вызволить мальчика из Башни смерти. Для этого им надо завладеть Королевским ключом — символом королевской власти. Ключ существует в двух экземплярах: один — у короля, другой — у наиглавнейшего министра Абажа.
В критической ситуации Оля становится более ответственной и требовательной к себе, а Яло воплощает все её недостатки: рассеянность, лень, чрезмерную любовь к сладкому, неаккуратность и боязливость. Проникнув во дворец с помощью кухарки тётушки Аксал (Ласка), девочки, переодевшись в пажей и выдав себя за мальчиков, похищают Ключ. Угнав королевскую карету, они едут выручать Гурда, но возле Башни смерти Яло обнаруживает, что Ключ пропал. Оля решает достать второй Ключ, однако на пути к Абажу их встречает Анидаг и заманивает в за́мок Нушрока, расположенный на высокой отвесной скале над морем.
Оля убегает из замка, прыгнув через окно в море, а побоявшуюся прыгнуть Яло бросают в подвал замка, где она случайно находит подземный ход, по которому добирается до жилища Абажа. Из-за потайной двери она наблюдает за ссорой Абажа с Нушроком и Анидаг. Воспользовавшись удобным моментом, Яло завладевает ключом.
После головокружительной погони, в которой им помогает Бар (Раб) — кучер Анидаг, девочки освобождают Гурда. Оказывается, Яло не теряла второй ключ, а просто по рассеянности не нашла его у себя в карманах. Оля, Яло и Гурд, находясь на Башне смерти, поют пионерскую отрядную песню «Флажок»[1], и услышав её, Йагупоп становится попугаем, Нушрок превращается в коршуна (и Бар убивает его камнем), Анидаг — в змею, а Абаж — в жабу.
Оля снова оказывается дома, перед зеркалом. «Посмотрев на себя со стороны» (то есть пообщавшись со своим отражением), она исправляется, чем бесконечно удивляет и радует свою бабушку.
