详细剧情：
1930年代末的黄金日子。奥地利萨尔茨堡古老的农贝格修道院坐落在阿尔卑斯山麓绿树浓荫之中，山上积雪皑皑，峰峦叠嶂间一片苍翠。见习修女玛丽亚性格开朗、热情奔放，喜爱唱歌跳舞，在这片大自然中，心中充满音乐之声。修道院院长觉得她不适合过与尘寰隔绝的生活，把她推荐到前奥地利帝国海军退役军官冯·特拉普上校家去当他的七个孩子的教师。上校正直、勇敢，在服役期间功勋卓著。几年前不幸死了妻子，从那时起，家里没有了欢歌笑语。
玛丽亚身穿难看的旧衣服，头戴可笑的旧帽子，手拎提箱，掖着吉他，一路放声高唱、跳跳蹦蹦、莽莽撞撞，闯进上校的家。上校不放心地告诫她这家最重要的是纪律。而上校用水兵哨声来管教孩子的方式，更使她大为惊讶。
孩子们生性活泼可爱，最大的孩子莉泽尔16岁，情窦初开，爱上送电报的小伙子鲁夫；最小的格蕾特才5岁。他们不愿意过这种严加管束的生活，总是设法捉弄历届家庭教师，使她们呆不下去。玛丽亚和孩子们初次见面就赢得了他们的好感；但他们仍在她的口袋里偷偷塞进一只大癞蛤蟆。晚饭时又在座位上放了特大松子球扎她。她却平静地感谢他们友好相待，使得孩子们感愧得哭将起来。晚间雷电交加、风雨大作，孩子们来到她的房间里壮胆。她高兴地给他们唱歌，大家闹得正欢，不料上校闯来，不满地提醒玛丽亚记住纪律。
上校应施奈德男爵夫人电邀，次日去了维也纳。他常去会见男爵夫人，一去经月。男爵夫人是个富孀，交往的都是社会名流。上校对这位温文尔雅、谈笑风生的女主人颇有好感。男爵夫人也被他所吸引。上校离家期间，玛丽亚用窗帘布给孩子们做了游戏服，带他们进行各种户外活动，使他们完全沉浸在欢乐之中；她还从“哆、哑来、咪”教起，使他们懂得如何唱歌。
上校终于带着男爵夫人驱车回来了，同来的还有孩子们所喜爱的麦克司叔叔。上校发现像是自己的孩子攀缘在路边树枝上嬉笑喧哗，回到家中又不见他们在自家湖畔花园里列队相迎，正满腹狐疑，只见他们划船游罢归来，由于兴奋过度，从船上翻进湖里，个个成了落汤鸡。面对这种尴尬场面，上校开始指责玛丽亚，玛丽亚却理直气壮数落上校不了解孩子。上校怒不可遏，命令她立刻回修道院。正在这时，从客厅里飘来优美和谐的合唱《音乐之声》。歌声吸引住上校，使他循声向客厅走去，只见孩子们换好衣服，彬彬有礼地用歌声欢迎男爵夫人。他情不自禁也加入了合唱。歌罢，孩子们围上来紧紧抱住自己的父亲。呆板凝滞的家庭气氛消失了。上校这才发现玛丽亚的价值，向她认错，恳请她留下。玛丽亚又高高兴兴领着孩子们演出滑稽突梯的木偶戏，把三位观众逗得前仰后合。上校变得又随和又欢快，居然答应玛丽亚和孩子们的要求，唱起了多年不唱的民谣《野菊花》。男爵夫人意识到玛丽亚的魅力不可低估，急切要求上校把自己介绍给当地的社交界。而麦克司则认为他发现了一支出色的“特拉普家庭合唱队”，应该在萨尔茨堡民谣音乐节一显身手。
上校为男爵夫人举行盛大的舞会，大厅里显眼处垂挂着长大的奥地利国旗，男爵夫人以女主人的姿态接待宾客。舞会开始了，孩子们在大厅边门一侧的花园里请玛丽亚和着乐曲节拍教奥地利民间舞蹈。上校走来，饶有兴趣地看着他们。男孩库特这个舞伴太矮小了，转身时发生了困难，上校见状接替了库特，和玛丽亚跳得十分和谐。这时他们都在对方的眼睛里发现了什么，不约而同突然停了下来。玛丽亚脸红了。这情景被男爵夫人含着妒意看在眼里。时间已晚，孩子们向宾客们表演了精彩的节目《再见》之后，都去睡了。男爵夫人趁玛丽亚回房换衣服参加晚宴之际，向玛丽亚点破上校与她之间的感情变化，说玛丽亚爱上了上校。玛丽亚认为不该再呆下去，便匆匆整理行装，留下一封信，回修道院去了。
男爵夫人为建立感情，和孩子们在花园里传球玩，但玩得毫无生气。孩子们因失去了玛丽亚而无精打采；麦克司让他们排练《音乐之声》，歌声变得十分抑郁。上校也心烦意乱，又不得不向孩子们宣布男爵夫人就要成为他们的新妈妈。但孩子们思念的却是玛丽亚；他们瞒着上校，到修道院去看望她。她不肯出见。修道院院长知道了情由，说男女相爱也是神圣的事，帮助她解决了内心的矛盾，她又高兴地回来了。上校见到她，无限宽慰。当她知道上校就要和男爵夫人结婚时，她尽可能心平气和地祝他们幸福。夜间，月色朦胧，她在花园湖畔徘徊；上校站在阳台上寻觅玛丽亚的身影。男爵夫人走过来，发现他的目光紧随玛丽亚，便甜蜜地以自己的方式表达爱情。上校坦诚相告他的情之所钟，男爵夫人明白无法挽回，就与上校分手了。上校如释重负，在花径深处的凉亭前向玛丽亚表白了爱情，两人终于在农贝格教堂举行了隆重的婚礼。
上校和玛丽亚蜜月期间，希特勒吞并了奥地利。上校的管家汉斯、送电报的鲁夫、曾参加过上校家舞会的泽尔，都露出纳粹分子的原形。他们严密监视上校一家。蜜月后归来，上校首先愤然撕碎家门口的纳粹旗，接着决定全家当晚逃往瑞士，对柏林电命他参加纳粹海军断然拒绝！当晚正好举行民谣音乐节，上校一家表演了精彩节目，他自己也登台演唱《野菊花》。在大会评判名次之际，他们逃到修道院墓地，躲在大墓碑后。不幸被鲁夫发现，上校示意玛丽亚和孩子们先走，自己留下规劝鲁夫弃暗投明。但鲁夫冥顽不化，吹响了哨子。上校立刻奔向汽车，一家人已在车里等待，他们迅速驱车进山。纳粹分子企图追击，但汽车发动机部件已被修女们偷偷拆下，发动不起来。上校一家安然脱险，徒步登上阿尔卑斯山巅。
