Desde la base espacial de Cabo Kennedy en Florida (hoy Cabo Cañaveral), Anthony Nelson es enviado a la Luna pero durante el recorrido cae en una isla desierta después de que la misión en la que participaba es abortada. Durante su estadía en la isla Tony encuentra una botella semienterrada. Al abrirla aparece una genio, ¡pero qué genio! Es una joven rubia, de ojos verdes brillantes y una figura espectacular, y el capitán Nelson la nombra como Jeannie (diminutivo de genio). Ella rescata a Nelson enviándole un helicóptero con sus poderes mágicos. El capitán le da a Jeannie (la genio) la libertad pero ella quería divertirse y vio muy divertido al Capitán Nelson, así que se va con él sin que éste lo sospechara. Al regresar a su casa en Cocoa Beach, (Florida) y después de que el psicólogo de la NASA, el Dr. Bellows, lo considerara un loco, se da cuenta de que nadie va a creerle que haya encontrado una genio en una botella. De ahí en adelante el Dr. Bellows estudia los comportamientos de Tony, y se los reporta al general Petterson, pero al final de cada episodio siempre pasa algo que produce que Bellows no tenga las pruebas y quede en ridículo ante Petterson. Jeannie se niega a aparecer frente alguien que no sea Nelson aunque luego, a lo largo de los capítulos, el Mayor Roger Healey, el mejor amigo de Nelson, descubre a Jeannie. Anthony Nelson y Jeannie terminan enamorándose, y varias veces durante el programa intentarán vivir una vida normal o casarse, pero nunca logran insertarse en la sociedad y pasan una convivencia muy pesada que les hace vivir situaciones muy divertidas y peligrosas. Jeannie siempre mete en problemas a Nelson, el cual siempre la perdona.