1938年のオーストリア。歌が好きな見習い修道女マリアは、妻と死別したトラップ大佐の一家に子供たちの家庭教師として派遣される。軍隊さながらの厳しい規律で子供たちを統率するトラップ大佐に憤慨したマリアは、天真爛漫な性格と歌の力を用いた教育法で子供たちの心を解きほぐしていく。そして最初は教育方針を巡って対立していたトラップ大佐とマリアも互いに惹かれ合っていく。そんな中、ナチスの脅威が一家に迫っていく。