Во времена Средневековья на землю падает волшебная солнечная капля, вследствие чего появляется волшебный цветок, способный исцелять больных и раненных. Этот цветок находит эксцентричная и хитрая старушка по имени матушка Готель, которая использует дар солнца для того, чтобы сохранять свою молодость. Для этого ей необходимо лишь исполнить волшебную песню.
Тем временем в соседнем королевстве случается беда — опасно заболевает беременная королева, и только волшебный цветок может спасти её от смерти. Цветок находят, и с его помощью королева исцеляется, а затем у неё рождается дочь — принцесса Рапунцель, волосы которой унаследовали волшебный дар солнца.
Но вскоре матушка Готель (она видела, как солдаты нашли цветок) прокрадывается в замок, желая обрести вечную молодость. Она срезает прядь волос девочки, но волосы темнеют и теряют свои свойства. Тогда старуха похищает девочку. С тех пор Рапунцель растет под замком, в старой башне, слушая враньё Готель о том, что мир ужасное место, и не зная, что она на самом деле принцесса. Каждый год в день рождения Рапунцель в королевстве проводится фестиваль летающих фонариков в память о потерянной принцессе. Девушка видит огни из окна в каждый свой день рождения и мечтает посмотреть на них вблизи.
За день перед своим 18-летием Рапунцель просит матушку Готель отвести её к тому месту, где запускают желанные фонарики, но женщина отказывает ей. В это время вор Флинн Райдер, спасаясь от погони гвардейцев и служебного коня Максимуса, случайно находит башню Рапунцель и забирается внутрь. Но та ударяет его сковородкой по голове и берёт в плен, понимая, что не так уж беззащитна. Спрятав сумку с короной, украденной Райдером, Рапунцель обещает вернуть ему её, если он отведёт её к фонарикам. Ему приходится согласиться, и во время путешествия с ними случается много интересных приключений:
знакомство с разбойниками в таверне «Сладкий Утёнок»;
спасение от погони гвардейцев и бывших сообщников Флина — братьев Граббингстон;
встреча с Максимусом.
В результате мечта Рапунцель сбывается — она попадает на фестиваль летающих фонариков. В ходе долгого путешествия Рапунцель и Флин начинают доверять друг другу. Флин рассказывает свою историю и открывает девушке своё настоящее имя — Юджин. Между ними возникают тёплые романтические чувства.
Тем временем матушка Готель находит спрятанную корону и начинает строить планы по возвращению Рапунцель. Братья Граббингстон, желающие поквитаться с Райдером за его обман, соглашаются помочь Готель. Она находит беглецов и передаёт корону воспитаннице, пытаясь убедить её, что Юджин всего лишь хочет вновь заполучить корону, а сама Рапунцель ему безразлична.
Рапунцель отказывается верить Готель и решает вернуть корону Юджину. Тогда он решает отдать уже бесполезный для него венец братьям Граббингстон, но оказывается в ловушке: Граббингстоны устраивают всё так, чтобы Юджин отправился в тюрьму, а Рапунцель поверила в его предательство. Они хватают Рапунцель, но Готель обманывает их и «спасает» девушку. После Рапунцель ничего не остаётся, как признать полную правоту матушки насчёт окружающего мира и вернуться с ней в башню. Сам Юджин оказывается в тюрьме и приговаривается к смертной казни. Там же оказываются и братья Граббингстон, и Флин успевает узнать от них о матушке Готель. Юджина спасают Максимус и разбойники из таверны, и юноша отправляется к заброшенной башне.
В то же время Рапунцель внезапно понимает, что она и есть пропавшая принцесса. Она больше не разрешает матушке Готель пользоваться её волосами и планирует сбежать, но та удерживает Рапунцель силой. Вскоре Юджин находит башню и забирается в неё, но Готель наносит ему смертельную рану в живот. Рапунцель соглашается остаться с Готель, если та позволит вылечить Юджина силой волшебных волос. Но тот, поняв, что без волос девушка будет ей совсем не нужна, отрезает их, и Готель вновь становится старой, приобретая свой истинный облик. Она в ужасе: ведь она уже не станет вечно молодой! Ведьма выпадает из окна башни, умирает на лету и рассыпается в прах. Жизнь как бы мстит Готель за её эгоизм, лицемерие и бессердечность.
Тем временем Юджин умирает от раны, однако Рапунцель удаётся исцелить его своей волшебной слезой. Юноша оживает и отводит девушку к её настоящим родителям. Оба заживают новой жизнью и готовятся к свадьбе.
Персонажи: Рапунцель (англ. от нем. Rapunzel) — главная героиня фильма и необычная принцесса, обладающая даром исцелять при помощи своих длинных 21-метровых волос. Ходит исключительно босиком. Также хорошо рисует. В детстве её похитила хитрая женщина — матушка Готель, чтобы использовать волосы девочки для своего омоложения, и спрятала Рапунцель в скрытой от чужих глаз высокой башне, где девушка прожила всю свою сознательную жизнь до 18 лет. Но несчастной барышней Рапунцель назвать нельзя. Однажды девушка твёрдо решила покончить с затворничеством и шагнуть навстречу приключениям, и когда в её башне находит убежище очаровательный разбойник Флин Райдер, она хватается за этот шанс и отправляется в странствие навстречу мечте. По дороге к ней Рапунцель начинает понимать, что всё больше и больше влюбляется в Юджина, а также что она — когда-то давно пропавшая принцесса.
Флин Райдер/Юджин Фицерберт (англ. Flynn Rider/Eugene Fitzherbert) — главный вор королевства с довольно привлекательной внешностью. С детства Юджин Фицерберт был сиротой и воспитывался в приюте, где однажды он нашёл книгу о Флиннигане Райдере — воплощении его идеалов. Поняв, что необязательно быть героем, Юджин становится на преступный путь, и для того, чтобы забыть о прошлом, он берёт себе псевдоним «Флин Райдер». Решая все проблемы благодаря уму, хитрости и красоте, он жил свободной жизнью и всегда добивался, чего хотел, пока не встретил Рапунцель — странную девушку с необычайно длинными золотистыми волосами, с которой ни один из его привычных трюков уже не проходит. Вскоре ему приходится помочь девушке выбраться из башни и помочь ей добраться до её мечты, и он постепенно понимает, что влюблён в неё.
Матушка Готель (англ. Mother Gothel) — старая женщина. Любит свою внешность. Манипулятивная и жадная женщина, очень эксцентрична и хитра. Однажды похитила Рапунцель у настоящих родителей, и заключила её в башню с одним лишь окном, чтобы сохранить в тайне от мира магическую силу волос Рапунцель, которую она использовала, чтобы оставаться вечно молодой, выдавая себя за настоящую мать принцессы и умело манипулируя ей. Готель использует такие аргументы, как «мама умней», чтобы у Рапунцель не было желания покинуть башню, но однажды девушка убегает, и матушка Готель решает во что бы то ни стало найти её. В конце мультфильма волосы Рапунцель были обрезаны, из-за чего тело Готель состарилось. Паскаль, хамелеон Рапунцель, подстроил ей подножку из волос Рапунцель, и она выпала из окна башни. Превращается в прах при ударе о землю.
Паскаль (англ. Pascal) — хамелеон и лучший друг Рапунцель. Поскольку они не могут общаться словесно, то хозяйка понимает его по смене цвета и мимике. Хамелеон играет огромную роль в жизни Рапунцель: он является одновременно тренером и доверительным лицом девушки. Именно Паскаль двигает Рапунцель на отчаянный шаг — довериться главному вору королевства, Флину Райдеру, чтобы хозяйка смогла выбраться из башни. Подставил подножку Готель.
Максимус (англ. Maximus) — конь капитана королевской гвардии, решивший непременно изловить опасного преступника Флина Райдера. Презрев опасности, бесстрашный конь следовал за ним туда, куда не отваживались добраться гвардейцы, и по иронии, именно благодаря ему Юджин познакомился с Рапунцель. Но когда Максимус знакомится с Рапунцель, он добреет и начинает иначе смотреть на мир. Когда Флин попадает в беду, бесстрашному коню пришлось вызволить его из беды, позвав на помощь разбойников из таверны. Стал другом Флина и его напарником.
Братья Граббингстон (англ. The Stabbington Brothers) — два бугая-разбойника, сильно преуспевшие в драках и грабежах. Одноглазый Граббингстон всегда молчит, а двуглазый говорит за двоих, но оба куда доступнее выражают свои мысли кулаками, чем словами. На протяжении мультфильма очень грозные и сильные братья занимаются одной-единственной мыслью: отомстить своему бывшему напарнику Флину Райдеру, укравшему у них корону пропавшей принцессы Рапунцель. В конце мультфильма попадают в тюрьму, и именно от них Флинн узнаёт о матушке Готель и её вмешательстве.