从前，有一对叫作马修和玛丽拉的兄妹，马修是一位勤劳能干但沉默寡言的农夫。而玛丽拉则是一名内心刻板但富有同情心的主妇。兄妹二人一直在绿山墙过着平平淡淡的生活。
他们到中年时，想在孤儿院收养一个男孩，以便帮马修分担些农活。然而，在各种机缘之下，孤儿院将一个满脸雀斑，喜爱幻想的红发小女孩——安妮送了过来。在带安妮回绿山墙的路上，马修被这个小女孩天马行空的幻想深深吸引住了，也因为他的劝说，玛丽拉也同意了将安妮留在绿山墙的想法。
安妮来到绿山墙后就喜欢上了这个地方，然而往后的日子里，安妮却不断地犯着一些小错误，给玛丽拉造成了许多麻烦：与雷切尔太太争吵；承认是自己偷拿了玛丽拉的胸针，只为了能去参加野餐会结果被玛丽拉禁足，最后却发现参加胸针就别在披肩上；不小心用葡萄酒使好友黛安娜醉倒；使用劣质染发剂另自己的头发染成绿色；用止痛药做蛋糕；为了和乔西比赛摔断了骨头……就算这样，玛丽拉也从未想把安妮送回孤儿院。在犯错的过程中，安妮也在一点一点的改正自己：她用自己的医术救了明妮·梅的命；原本讨厌的朗诵却因为安妮的不懈努力博得了满堂喝彩；还成立了故或事会……安妮逐渐成为了一个待人善良，成熟稳重的女孩。
故事的最后，高中毕业的安妮回到了绿山墙，可是存放着马修所有积蓄的银行倒闭，情急之下，马修受不了打击心脏病突发去世了，玛丽拉也面临失明的风险，打算卖掉绿山墙来供安妮读书。安妮知道后选择放弃上大学拿奖学金，留在绿山墙做一名教师。相信有更美好的生活等待着她。