Малыш — любимец и очень баловный, но в тот день все шло шиворот-навыворот. Обидевшись на весь свет, Малыш уходит к себе в комнату. Он стоял у окна, как вдруг мимо пролетел маленький толстенький человечек с пропеллером на спине и кнопкой на животе. Так Малыш познакомился с Карлсоном, который живет на крыше. 

Малыш тут же узнал на собственном опыте, что Карлсон — во всем «лучший в мире», а главное — лучший в мире товарищ по играм. Правда, он не очень удачно проверил предохранительный клапан паровой машины Малыша, и та взорвалась, из-за чего Карлсону пришлось срочно отправляться домой. Мама и папа, прибежавшие на шум взрыва, не верят рассказам Малыша о Карлсоне, считая, что Малыш просто фантазирует. 

Через несколько дней Карлсон прилетает вновь и вовлекает Малыша в новые игры — например, играет в палатку. 

Малышу даже удалось побывать у Карлсона в гостях в его домике на крыше. Они весь вечер гуляют по крышам, не только проказничая, но и совершая полезные дела — например, кормят ребенка, оставленного родителями без присмотра, и не дают двум жуликам Филле и Рулле обобрать ничего не подозревающего деревенского парня. Вскоре Карлсон знакомится с друзьями Малыша — Кристером и Гуниллой — и тут же затевает новую игру. Он играет в привидение, что оказывается и очень кстати, так как в квартиру Свантесонов забираются воры — те самые Филле и Рулле. Впрочем те, испугавшись привидения, убегают, так ничего и не украв. 

Но вот наступил день рожденья Малыша, и он наконец-то получил в подарок собственную собаку — таксу по кличке Бимбо. И в тот же день вся семья Малыша наконец-то познакомилась с Карлсоном. Папа предупредил маму, Боссе и Бетан, что они не должны рассказывать никому на свете о Карлсоне, ведь тогда спокойной жизни им больше не видать. 

День рожденья окончен, и Малыш прощается с Карлсоном до осени — на следующий день он уедет к бабушке в деревню. Карлсон говорит, что тоже полетит к бабушке, а потом вернется к себе на крышу. А осенью они встретятся.