La obra comienza narrando cómo un joven llamado Félix fue enviado por su padre (el propio autor) al mundo para que se maravillase de la naturaleza y sus misterios y de toda la obra divina. Así comienza el libro primero, donde se trata sobre Dios. En su viaje pasó por un bosque donde encontró una pastora con la que conversó. Ésta le aseguró sentirse segura al estar encomendada a la protección divina, pero al poco fue muerta por un lobo. Félix, consternado, siguió su camino preguntándose por qué Dios habría permitido eso. Encontró al poco tiempo a un ermitaño a quien planteó sus inquietudes y éste le habló sobre Dios, como más tarde hizo con otros personajes hasta llegar al clérigo Blaquerna. Félix va aprendiendo y se siente más consolado. Así, Raimundo Lulio pone en boca de estos personajes, mediante argumentos y cuentos alegóricos, la naturaleza de Dios, la creación, la Encarnación de Cristo, etc.

            El libro segundo (que tiene como tema de fondo los ángeles) comienza cuando Félix abandona a Blaquerna y prosigue por un valle hasta llegar a una iglesia donde ve la imagen de San Miguel y un sacerdote le habla sobre la naturaleza de los ángeles, con el mismo estilo de exposición de conceptos teológicos o éticos y de historias y cuentos alegóricos, que es una constante a lo largo de todo el libro. El libro tercero se abre con unas palabras que expresan muy bien el objetivo vital del protagonista que anima todo su viaje: “Después de que Félix hubo hablado largo y tendido con el eremita de los ángeles se puso de nuevo en camino y fue en busca de maravillas para por ellas aprender a amar y a conocer a Dios”. Sigue caminando por un valle hasta llegar a una cueva donde encuentra a un pastor con sus ovejas. Éste resulta ser en realidad un noble que, insatisfecho con las vanidades del mundo, lo dejó todo para dedicarse amar y conocer a Dios, algo por lo que Félix lo felicita. Esto da pie a una conversación donde se habla del cielo (en sentido natural, como espacio celeste). El libro cuarto comienza cuando Félix se despide del pastor en un sendero que lleva a una villa donde viven los dos hijos de un rey noble y sabio. El mayor está dedicado al aprendizaje de las letras y la filosofía, y el menor al oficio de las armas. Un pastor explica a Félix que el rey decidió que su hijo mayor se dedicase a la filosofía en vez de a la caballería porque requiere más de los conocimientos en ciencias naturales que en las ciencias de las armas para luego poder reinar bien, dominarse a sí mismo y dominar al pueblo. Pero, a su vez, el pastor explica que el rey quiere que su hijo menor sea un diestro caballero, ya que los reinos necesitan también de hombres de guerra. Félix no hizo sino saludar y honrar al rey por tamaña sabiduría y rectitud en la educación de sus hijos. Llegado a la villa, encontró al hijo mayor atendiendo a las lecciones de un filósofo, donde se siguen tratando cuestiones de filosofía natural.

            El libro quinto sigue tratando sobre ciencias naturales, en este caso las plantas. Para explicar sobre la naturaleza y propiedades de las mismas, Raimundo Lulio hace que su personaje Félix hable con otro caballero que, al igual que aquél que había encontrado anteriormente, había abandonado todos sus honores y riquezas para dedicarse a la contemplación y la ciencia. Félix vuelve a alabar este espíritu e incluso corrige a un fiel escudero  que se lamenta pensando que su señor ha echado a perder su vida, cuando es más bien lo contrario. En el libro sexto Félix continúa la conversación con el caballero devenido en filósofo, pero en esta ocasión sobre los metales y la alquimia.

            En el séptimo libro Félix se despide del caballero-filósofo y en su camino encuentra a dos hombres con largas barbas y cabelleras que vestían pobremente. Éstos le dicen que son miembros de la orden de los apóstoles, la cual es superior a todas las demás, pero reconocen que no son capaces de vivir con la dignidad y desprendimiento de los Apóstoles de Cristo. Esto lleva a Félix a lamentar que en los tiempos presentes pocos hombres imiten verdaderamente el ejemplo de los primeros discípulos de Cristo (algo que parece una reflexión de Lulio sobre su propia época). Después de esto, llega a una llanura donde los animales han escogido como rey al León, pero éste habría de hacer frente a una conspiración liderada por la Zorra. Félix es testigo de todo ello. El libro termina con la victoria del León, y con el ejemplo que de todo ello saca Félix, el cual llevaría el Libro de los animales a un rey “para que viese la manera según la cual (a través de lo que hacen los animales) está representado como debe reinar y se debe guardar ce consejo malvado y de hombres falsos”

            El libro octavo trata sobre el hombre, desde un punto de vista antropológico y ético. Es el libro más largo y en él se aborda la naturaleza humana, los vicios y virtudes, etc. Comienza con Félix encontrándose con una serie de personajes indolentes y vanidosos que no se preocupan de hacer el bien. Esto desanima al joven, al ver la corrupción existente en la humanidad. Finalmente da con un ermitaño el cual le conforta con sus enseñanzas. En el libro noveno el ermitaño sigue hablando con Félix, pero en esta ocasión sobre el paraíso, y en el libro décimo sobre el infierno. Finalmente, la obra concluye con la llegada de Félix a una abadía. Allí, es recibido calurosamente por la comunidad a la que relata las maravillas que ha ido conociendo. Aunque tenía intención de proseguir su viaje (ya que fue el mandado de su padre) Félix enferma gravemente y en su lecho de muerte suplica a Dios que alguien continúe su misión. Tras su fallecimiento, un monje solicita que se le permita proseguir con la misión, convirtiéndose así en el “segundo Félix” para acrecentar el Libro de las maravillas su peregrinaje por el mundo y darlo a conocer a los hombres.