A la caza del pájaro de fuego, el príncipe Iván aguarda por la noche cerca del árbol de manzanas de oro. La hermosa ave aparece y revolotea cerca del árbol mientras el príncipe espera y acecha. Finalmente, Iván atrapa al pájaro de fuego, que le pide clemencia. El príncipe se conmueve, le concede la libertad y la criatura mítica le regala una pluma mágica.
Las trece princesas encantadas llegan al árbol de manzanas de oro sin ver a Iván, quien pasa inadvertido contemplando su hermosura. Las princesas juegan con los frutos de oro mientras el príncipe se enamora de una de ellas. Iván sale de su escondite ante la sorpresa de las princesas y le pide a su elegida que se acerque, tras lo que se inicia una danza de enamorados. De pronto las princesas se agitan, se despiden y se van precipitadamente, pues está a punto de amanecer. Iván permanece solo y lo encuentran los monstruos guardianes de Kaschei, quienes lo capturan. Llega el malvado semidiós y condena a muerte al príncipe Iván, a pesar de las súplicas de las princesas.
Iván recuerda la pluma mágica que tiene en su poder, la saca y el pájaro de fuego aparece. El mítico ser volador encanta a los guardianes de Kaschei y los envuelve en una danza infernal que termina por derrotarlos. El pájaro canta una canción de cuna con la que todos menos Iván son vencidos por el sueño, incluyendo a Kaschei, quien despierta después de un momento. El pájaro de fuego le entrega al príncipe el cofre de acero que contiene el huevo con el alma del malvado semidiós. El príncipe toma el huevo y lo destruye, con lo que acaba con la vida de Kaschei.
Los hechizos de Kaschei desaparecen: los doce caballeros petrificados regresan a la vida y las trece doncellas quedan libres del maleficio. Amanece, la alegría los invade a todos y, por fin, Iván y su princesa pueden ser felices.
