La recién coronada Princesa Twilight Sparkle y sus amigas de Ponyville llegan al Imperio de Cristal para una cumbre real con las princesas Celestia, Luna, y Cadance; Twilight sigue luchando con el temor de que ella no está dispuesta a ser una princesa. Sunset Shimmer, la cual una vez fue estudiante de Celestia pero debido a sus malas acciones fue finalmente expulsada, se cuela en el castillo esa noche y le roba la corona de Twilight, uno de los Elementos de la Armonía, dejando una falsa en su lugar. Mientras Twilight persigue a Sunset, la corona cae a través de un espejo mágico y Sunset se sumerge tras ella. Las princesas informan a Twilight y sus amigas que el espejo conduce a un mundo diferente. Celestia pide a Twilight entrar a ese mundo para recuperar su corona antes de que el portal se cierre de nuevo por 30 lunas, o sino los Elementos de la Armonía a cargo de sus amigas ya no protegerán Equestria. Celestia insiste en que Twilight debe viajar sola, con miedo de romper el equilibrio entre los dos mundos. A pesar de ello, Spike, el dragón asistente de Twilight, salta ansiosamente detrás de ella cuando entra en el espejo.
En el otro lado, Twilight y Spike se encuentran transformados en una chica adolescente humana y un perro, respectivamente, en las afueras de un gran edificio de la escuela secundaria en un mundo alternativo habitado por humanos. Mientras lucha por adaptarse a su nuevo cuerpo y sus alrededores, Twilight reconoce varios de los profesores y alumnos como ponies que conoce en Equestria, incluidas sus amigas de Ponyville: Applejack, Fluttershy, Pinkie Pie, Rarity y Rainbow Dash. Ella rápidamente se hace amiga de ellas, lo que ayuda a reducir la animosidad que Sunset había creado entre ellas en los años previos a la llegada de Twilight.
Twilight descubre que Fluttershy ha encontrado la corona y lo entregó a Celestia, la directora de la escuela, quien la confunde por un premio destinado a ser dado a la estudiante que sea elegida Princesa del Baile de Otoño. Twilight decide recuperar la corona compitiendo contra Sunset, quien ha ganado con facilidad el título durante tres años consecutivos debido a la intimidación y la coacción del cuerpo estudiantil. Debido a la escasez de tiempo y la falta de familiaridad de la población escolar con Twilight, el grupo organiza una canción elaborada y un número de baile en la cafetería de la escuela para anunciar su candidatura, lo que demuestra un éxito popular inmediato. Ayudada por los estudiantes Snips y Snails, Sunset intenta sabotear las posibilidades de Twilight publicando videos humillantes de Twilight comportándose como una pony, y más tarde culpándola por destrozar las decoraciones formales en el gimnasio de la escuela. Sin embargo, las nuevas amigas de Twilight, incluyendo el ex-novio de Sunset, Flash Sentry, ayudan a contrarrestar estas maniobras y mejorar la popularidad de Twilight entre los estudiantes, incluso después de que Twilight les confiesa a ellas la verdad sobre ser en realidad una princesa pony y que necesita recuperar la corona antes de que el portal se cierre.
En el baile, Twilight gana las elecciones y la corona, pero Sunset la roba después de amenazar con destruir el portal. Al ponerse la corona, Sunset se transforma en una criatura demoníaca y utiliza sus nuevos poderes para lavar el cerebro de gran parte de la población estudiantil a convertirse en su ejército con el que invadir Equestria. Cuando Sunset intenta atacar a Twilight, sus amigas se interponen para salvarla, evocando la magia de la corona que las protege y les da temporalmente atributos físicos de similares a un pony. La magia de la amistad vuelve a Sunset a su forma humana y rompe el hechizo de los otros estudiantes. Sunset se vuelve arrepentida y Twilight pide a sus amigas en convertirse en las nuevas amigas de Sunset después de que ella se haya ido. Twilight pasa un tiempo celebrando con sus amigas en el baile antes de que ella y Spike lleven la corona a través del portal, que se cierra detrás de ellos. Twilight y Spike regresan a Equestria, transformándolos de nuevo a sus formas originales al llegar y reunirse con sus viejas amigas. Twilight se da cuenta de que sus experiencias en el otro mundo han ayudado a impulsar su confianza en sí misma en su capacidad para llevar a cabo sus deberes reales.
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