故事发生在20世纪30年代的奥地利萨尔茨堡。年轻活泼的修女玛莉亚被派往崔普家担任七个孩子的家庭教师。崔普上校是前海军舰长，妻子早逝后，他实行军事化管理，孩子们沉默寡言，家中毫无生气。玛莉亚用歌声和真诚打破了冰冷的气氛，她教孩子们唱歌、带他们游戏，让音乐重新回荡在崔普家中。

上校起初对玛莉亚的教育方式不满，但渐渐被她的热情和孩子们的改变打动，两人在相处中萌生爱情并结为夫妻。然而纳粹势力崛起，上校拒绝为德军效力，一家人决定逃离奥地利。他们以家庭演唱团的身份公开演出，利用巡演机会翻越阿尔卑斯山，最终成功移民美国。

动画细腻刻画了每个孩子的性格成长，以及玛莉亚从天真修女到坚强母亲的蜕变。音乐贯穿全片，经典歌曲如《哆来咪》《雪绒花》的旋律在剧中多次出现，成为连接家人情感的纽带。作品既展现了家庭温暖，也传递了面对强权不屈服、用艺术守护尊严的精神，是《世界名作剧场》中极具感染力的名篇。