Pollyanna vit seule avec son père depuis la mort de sa mère. La jeune fille a un tempérament pétillant et une joie de vivre communicative, mais un nouveau drame s'apprête à venir troubler son bonheur...

Le père de Pollyanna souffre d'un problème cardiaque depuis très longtemps. Pollyanna prend soin de lui et prie Dieu pour son rétablissement...

John, le père de Pollyanna, est décédé. Les obsèques de John ont lieu à l'église. Désormais, Pollyanna est seule. Monsieur et madame White souhaitent s'occuper d'elle...

Pollyanna part habiter chez sa tante Polly qui tient une magnifique pension de famille. Mais Polly est une femme très froide et dure qui a décidé de loger Pollyanna dans le grenier.

Pollyanna a oublié l'heure du dîner et arrive en retard. Fâchée, sa tante ordonne à Nancy de lui donner uniquement du pain et du lait. À la grande surprise de Nancy, Pollyanna est contente de manger ce repas à ses côtés.

Tante Polly emmène Pollyanna en ville acheter une nouvelle robe. La fillette est tout excitée par cette sortie.

Tante Polly décide de s'occuper de l'éducation de Pollyanna. Mais la fillette a du mal à se concentrer et s'endort même pendant une leçon de piano. Tante Polly est très fâchée mais comprend qu'elle a trop demandé à la petite fille.

Pollyanna adore se promener après la classe. Elle aime aller dans la forêt, ainsi que près de la rivière où elle en profite pour saluer les villageois. Elle fait la connaissance d'un homme mystérieux, mais ce dernier ne lui parle pas. Obstinée, Pollyanna continue de lui parler quotidiennement. Après quelques jours, il décide de lui adresser la parole.

Avec la permission de tante Polly, Pollyanna rend visite à madame Snow, une dame alitée et grognon. Mais madame Snow est surprise de la gaieté de Pollyanna et retrouve peu à peu le goût à la vie.

Pollyanna sait que son ami Jimmy est orphelin comme elle. Elle veut faire quelque chose pour lui et supplie sa tante Polly de s'occuper de Jimmy. Mais tante Polly refuse. Pollyanna est déçue, mais refuse d'abandonner.

Quand Pollyanna joue avec Jimmy dans la forêt, un chien apparaît devant eux. Il aboie comme s'il voulait les prévenir de quelque chose. Pollyanna suit le chien malgré les objections de Jimmy. Il la guide à l'endroit où monsieur Pendelton est tombé et s'est cassé la jambe. Pollyanna court prévenir le docteur Chilton.

Lorsque Pollyanna part rendre visite à madame Snow, elle est accueillie par sa fille. Pollyanna, comme à son habitude, passe du temps avec madame Snow qui commence peu à peu à ouvrir son cœur.

Pompon a disparu, tous les domestiques de la maison Harrington se mobilisent pour le retrouver. C'est Tom qui le découvre, presque mort, dans le creux d'un arbre. Le petit écureuil de Pollyanna guérira-t-il ? On ne sait pas, mais pour le moment il a trouvé une maison : c'est tante Polly qui, attendrie, lui offre l'hospitalité.

Quelque chose commence à fondre dans le cœur de la glaciale tante Polly. Pour commencer, Pollyanna aura une nouvelle chambre plus belle et plus confortable. Et il n'est pas dit qu'avec le temps, il n'y ait pas d'autres changements. Les choses sont en train d'évoluer.

Pollyanna se rend à l'hôpital pour rendre visite à monsieur Pendelton. D'abord, il semble mécontent, mais quand Pollyanna se met à lui raconter des histoires, il rit de bon cœur. Il réalise que la présence de Pollyanna est plus efficace que celle des médecins.

Tante Polly et Pollyanna sont perpétuellement en désaccord et tous les efforts de la fillette pour contenter sa tante restent inutiles. Pollyanna ne comprend pas pour quelles raisons sa tante est aussi intransigeante.

Pollyanna rend visite à monsieur Pendelton qui lui demande de venir le voir tous les jours, sans lui expliquer pourquoi.

Jimmy construit une cabane avec Pollyanna sur la propriété de monsieur Pendelton, avec sa permission car il trouve que Jimmy est un garçon très honnête. En rentrant chez elle, Pollyanna tombe soudainement malade et tante Polly confie à sa nièce qu'elle ne souhaite plus qu'elle lui parle du docteur Chilton.

Dans l'entourage de Pollyanna, les langues se délient. N'y aurait-il pas eu autrefois une belle histoire d'amour entre monsieur Pendelton et la tante Polly ? Pour en avoir le cœur net, Pollyanna se rend au domicile de son ami et, après bien des hésitations, celui-ci révèle son terrible secret.

Monsieur Pendelton confie à la fillette qu'il aimerait l'adopter. Mais elle pense qu'il devrait s'occuper de Jimmy. Plus tard, alors que Pollyanna porte secours un oiseau blessé, elle se fait renverser par une voiture.

Pollyanna a été renversée par une voiture. Malgré les soins des meilleurs spécialistes, elle risque de ne jamais retrouver l'usage de ses jambes.

Pollyanna entend la conversation entre sa tante et les médecins, et apprend avec horreur qu'elle ne pourra plus jamais marcher de sa vie.

Monsieur Pendelton vient rendre visite à Pollyanna et se réconcilie avec la tante Polly et lui annonce qu'il a l'intention d'adopter Jimmy. Tante Polly découvre le jeu du bonheur. Jimmy accepte la proposition de monsieur Pendelton.

L'état de Pollyanna ne s'améliore pas. Le docteur Chilton a peut-être trouvé une solution pour la guérir mais il doit l'examiner avant. La tante Polly, alertée par Jimmy, accepte la visite du docteur malgré leurs discordes passées. Ils se réconcilient.

La tante Polly accepte d'accompagner Pollyanna à Boston avec le docteur Chilton. À Boston, le docteur Ames, grand spécialiste, annonce le peu de chances de réussites de l'opération. Pollyanna décide quand même de subir cette intervention.

Pollyanna est sur le point de se faire opérer de la jambe. Polly, très inquiète, attend devant la salle d'opération. Tout le temps de l'opération, elle se remémore les moments passés avec Pollyanna. Cinq heures plus tard, les portes de la salle d'opération s'ouvrent...

L'opération de Pollyanna s'est très bien passée. Mais le programme de rééducation est très dur. Jimmy vient lui rendre visite.

Après plusieurs mois d'absence, Pollyanna revient à Beldingsville. Cependant, elle doit retourner à Boston une fois par semaine pour ses séances de rééducation. Extrêmement fatiguée, Polly tombe malade.

Pollyanna retourne à Boston. Elle est soignée par le docteur Ames qui pense que la fillette doit s'installer chez la sœur de Délia, près de l'hôpital. Mais Jimmy refuse qu'elle déménage...

Pollyanna se rend à Boston en train avec Délia. La fillette est très impressionnée par les paysages de Boston mais déchante vite lorsqu'elle fait la connaissance de la sœur de Délia.

Pompon a une nouvelle fois disparu. Pollyanna va à sa recherche dans les rues de Boston mais madame Carew remarque que Pollyanna n'est plus là et pense que la fillette s'est enfuie.

Pollyanna quitte la maison de madame Carew pour chercher Pompon. Elle se perd dans le quartier italien de la ville et ne peut pas communiquer car elle ne parle pas cette langue. Heureusement, un jeune homme lui vient en aide.

Pollyanna retrouve Pompon, qui était sous la protection d'un petit garçon prénommé James. Il s'était attaché à l'écureuil, aussi Pollyanna lui promet qu'à partir de ce jour elle emmènera Pompon au parc tous les jours. De son côté, Jimmy reçoit une lettre de Pollyanna et prend très mal le fait qu'elle s'amuse sans lui.

Pollyanna va à l'église avec madame Carew. Elle est très heureuse contrairement à madame Carew qui semble éteinte. Pollyanna lui demande ce qui lui arrive et cette dernière lui raconte sa triste histoire.

Pollyanna décide de retrouver Jamie, le neveu de madame Carew. Un jour, alors que Pollyanna rend visite à son ami James, elle comprend que ce dernier est celui qu'elle cherchait !

Pollyanna présente le petit James à madame Carew, mais la dame se rend compte que ce n'est pas son neveu. De plus, elle prend connaissance des conditions dans lesquelles vivent les moins fortunés. Elle décide d'agir et prend contact avec le propriétaire.

Madame Carew pense sans cesse au petit James : elle se demande s'il n'est pas son neveu porté disparu il y a six ans. Elle décide de convoquer madame Bridget qui connaissait aussi le petit garçon pour avoir son avis.

Madame Carew est déçue car Jamie refuse de venir vivre avec elle. La jambe de Pollyanna étant guérie, le docteur l'autorise à retourner à Beldingsville.

Une soirée d'adieu est organisée pour Pollyanna par madame Carew. Mais revoir Jamie la fait souffrir et lui rappelle tout ce temps perdu.

Madame Carew se laisse séduire par James, et Pollyanna repart pour Beldingsville, tout heureuse et impatiente de revoir Jimmy.

Pour célébrer la guérison complète de Pollyanna, le docteur Chilton et tante Polly décident d'organiser une fête à laquelle participent Pendelton, Jimmy et tous les domestiques.

Au cours de la fête, le docteur Chilton reçoit un appel urgent de l'un de ses patients et il doit partir en visite. Sur le chemin du retour éclate un violent orage et le docteur Chilton tombe dans un fossé.

Le docteur Chilton meurt en laissant encore une fois seules Polly et Pollyanna. Madame Carew et James viendront leur tenir compagnie malgré l'hostilité de Jimmy.

La mort du docteur Chilton laisse un grand vide dans la vie de tante Polly qui redevient sauvage et solitaire. Pollyanna, pour lui faire plaisir, invite madame Carew et James.

Madame Carew et James arrivent à Beldingsville où ils reçoivent un accueil courtois mais indifférent de la part de tante Polly qui continue à s'enfermer dans sa douleur. Même le vieux Tom est tombé dans un état d'apathie qui l'empêche de réagir.

Grâce à l'intervention de madame Carew, la tante Polly commence à dominer un peu le chagrin que lui a causé la perte de son mari. Madame Carew fait la connaissance de monsieur Pendelton et de Jimmy ; celui-ci semble lui rappeler quelqu'un...

Jamie, Pollyanna et Jimmy s'amusent beaucoup ensemble et quand arrive Sadie pour se joindre à eux, ils deviennent quatre inséparables. Mais voici qu'au cours d'une promenade, Pollyanna va se mettre dans un beau pétrin !

Pollyanna risque sa vie pour cueillir des fleurs mais Jimmy va la sauver. Madame Carew espère toujours retrouver son Jamie et monsieur Pendelton lui manifeste une sympathie de plus en plus vive.

Délia fait part de ses doutes à madame Carew concernant la véritable identité de Jimmy. Les deux dames font appel à Pollyanna qui leur apprend bien des choses...

Jimmy décide de rester vivre chez monsieur Pendelton. La vérité est révélée aussi à Délia et à madame Carew. Celui qui ne doit rien savoir, c'est le petit James qui souffrirait trop de cette nouvelle. Cependant, ce dernier fait irruption dans la pièce où tous étaient réunis... et surprend de tendres effusions entre Jimmy et madame Carew.

Pour sauver tout le monde d'une situation embarrassante, monsieur Pendelton demande à madame Carew de l'épouser. Elle accepte, à condition que le mariage ait lieu après l'opération de Jamie.