1938年，奥地利侬山修道院，院长嬷嬷主持晚祷，很明显志愿修女玛丽亚·瑞纳又没有到。此刻的玛丽亚正在山野中唱歌，陶醉在大自然中，同往常一样，这一次又迟到了，院长和她的助手们不得不认为她还不适合修女生活。
尽管院长对玛丽亚倾注了很大的热情，但还是让她离开修道院，去担任冯·特拉普上校家家庭教师的职位，也希望借此让她找到生活的意义。玛丽亚到冯·特拉普家，发现他
是一个有七个孩子的鳏夫，长期的海军生活和丧妻的悲伤使他对待孩子像管教士兵一样严格。很快，玛丽亚就明白了以前那些教师离开的原因，原来是孩子们得不到父亲的关爱，总是用捉弄教师来吸引父亲的主意。
上校要求玛丽亚也像他一样严格，但是玛丽亚没有听从，而是用她天生的温柔和善良赢得了孩子们的友好。趁上校不在的时候，她用窗帘布给每个孩子缝制了游戏服装，带领他们到市场游玩，在美丽的阿尔卑斯山上夜餐，还教会了他们唱歌，孩子们原有的拘谨和忧郁渐渐地被音乐和笑声代替了。
不久上校回家了，还带回了孩子们很不喜欢的女朋友男爵夫人和麦克斯叔叔。上校对玛丽亚的做法十分不满，可是当他听到孩子们为男爵夫人唱歌的时候十分感动，因为玛丽亚把他亡妻之后家里就不再有的音乐又带了回来。玛丽亚和孩子们一起准备了一场木偶戏，上校为玛丽亚可以感染他人的热情所吸引了。几天之后，上校和男爵夫人一起举行了一场盛大的舞会，孩子们在舞会中也有唱歌表演。在舞会中，玛丽亚给孩子们示范奥地利的民间舞蹈“连德勒”(Laendler)，出乎意料的是，上校走过来和玛丽亚共舞，舞蹈最后他们互视对方，他们之间的爱意一目了然。这些都被男爵夫人看在眼里，当晚，她劝玛丽亚回修道院，玛丽亚怕自己对上校的感情会越陷越深，于是，她悄悄的离开了。
玛丽亚走了之后，男爵夫人用尽办法讨孩子们的欢心都没有成效，当孩子们得知上校要和男爵夫人结婚的消息后，更加难过。他们到修道院找玛丽亚却没能见到她。玛丽亚向院长嬷嬷坦白了她对上校的爱情和对生活的不知所措，院长嬷嬷告诉她要鼓起勇气，哪怕翻越世界上的每一座山峰也要找到自己的真爱。于是，玛丽亚回到冯·特拉普家里。
玛丽亚回来之后，男爵夫人发现她已经无法挽回玛丽亚和上校之间的感情，主动退出了婚约。上校和玛丽亚互诉衷肠，很快地，他们就结婚了。
可惜，他们的生活没有从此幸福快乐。当他们赶回萨尔兹堡，发现到处已经是纳粹旗帜飘扬了。他们不在的时候，负责照顾孩子们的麦克斯叔叔帮他们注册参加了萨尔兹堡音乐节。上校一回到家里，就接到了纳粹发来的电报，要他立即到纳粹海军报到，一向痛恨纳粹的上校决定带领全家人离开奥地利。当他们晚上离开别墅的时候，被早在门外监视他们的纳粹拦住了，于是上校解释说他们离开是为了参加音乐节演出，并拿出节目单作为证据。在纳粹的陪同下，他们来到了会场，孩子们演出了准备好的歌曲。在这时，上校和玛丽亚演唱了“雪绒花”，歌曲对祖国奥地利的热爱之情浓郁深厚，不顾旁边持枪的纳粹守卫，在场的观众也跟着上校一起唱完了“雪绒花”。
演出之后，趁着颁奖的时候上校一家人逃离了演出现场，纳粹一路追到修道院里，在修女们的帮助下，上校一家人藏到了墓碑后面，躲过纳粹的追踪，然后他们翻过玛丽亚热爱的森林，离开奥地利，寻找充满希望的新生活。
