Pollyanna è preoccupata. Suo padre, il reverendo John, non sta molto bene. Durante una riunione, che si tiene presso la chiesa, la piccola si mette a spiare da una finestra. Sorpresa dalla signora White, viene sgridata. Quando si lamenta con il padre dell'accaduto, lui le fa capire che è stata rimproverata per un solo motivo: deve imparare le buone maniere.

Il padre di Pollyanna, gravemente ammalato, rifiuta il cibo. La piccola decide allora di andare a raccogliere nel bosco delle fragole, di cui il papà è molto goloso. Spera così di fargli tornare l'appetito. Nel bosco vive una brutta avventura a causa di un orso. Tornata a casa il padre mangia con gioia le fragole. Sembra riprendersi. Un'ennesima crisi cardiaca però gli è fatale.

Pollyanna, affranta, partecipa ai funerali del padre accompagnata da Mrs. White che l'accoglie in casa sua come una figlia. Si scopre però che suo padre, sentendo di aver poco da vivere, ha provveduto ad affidarla a una zia che Pollyanna non ha mai conosciuto. Ubbidiente ai voleri del padre, la piccola si prepara così ad un lungo viaggio per raggiungere la zia.

Pollyanna arriva a Bellsvile dove trova ad attenderla Nancy e Timothy. Entusiasta della nuova casa, si presenta emozionatissima alla zia che però l'accoglie freddamente, riservandole la stanza più brutta e più spoglia.

Nancy, la cameriera di zia Polly, è intenerita da Pollyanna, e si indigna di fronte alle maniere di zia Polly. In cuor suo formula la promessa di non abbandonare mai la ragazzina.

Zia Polly organizza rigidamente le giornate di Pollyanna, assegnandole una serie di "doveri" che le lasciano pochissimo spazio per i giochi e la libertà a cui era abituata. Dopo aver constatato la povertà del guardaroba della ragazzina, la porta a far spese. Durante la notte Pollyana decide di andare a dormire sul tetto della veranda a causa del caldo soffocante della sua stanzetta.

Zia Polly cerca di inculcare in Pollyanna in senso del dovere, ma la bambina continua a seguire la sua filosofia di vita grazie alla quale è in grado di trovare il lato piacevole di ogni situazione. In questo modo anche i castighi impartiti da sua zia diventano occasioni di gioia.

Pollyanna fa la conoscenza di John Pendelton, un uomo scorbutico che da più di dieci anni si è isolato dal mondo e non rivolge la parola a nessuno. La sua vita è avvolta da un alone di mistero e sul suo conto girano voci inquietanti. Pollyanna riesce a scambiare qualche parola con lui e a farlo sorridere.

Pollyanna si reca a far visita a Mrs. Snow, costretta a letto da una lunga malattia. Contrariamente ad ogni aspettativa, l'anziana signora, nota per il suo carattere scostante, si lascia conquistare dalla fresca spontaneità di Pollyanna.

Pollyanna cerca di convincere sua zia e le signore del comitato di beneficenza ad accogliere in casa Jimmy Beans, un bambino disposto a tutto pur di assicurarsi un tetto. Nessuno vuol prendersi questo impegno, ma i due piccini non si perdono d'animo ed incominciano a costruire una casa.

Pollyanna, mentre gioca nei boschi di Pendelton con il suo amico Jimmy, rinviene Mr. Pendelton gravemente ferito. La bambina lo soccorre facendo del suo meglio per alleviare le sofferenze del poveretto fino a quando non viene ricoverato all'ospedale.

Pollyanna va a trovare l'incontentabile Mrs. Snow e le porta "tante cose buone" preparate appositamente per lei. Approfittando dell'assenza di zia Polly si trattiene più del previsto, ma la zia rientrata improvvisamente, non vedendo la nipote in casa, va su tutte le furie. Pollyanna riesce a calmare la zia ed evitare il castigo. Intanto Ponpon, un delizioso animaletto, scompare.

Tutta la servitù di casa Harrington è mobilitata alla ricerca di Ponpon. Tom lo trova nell'incavo di un albero, ma l'animaletto tanto amato da Pollyanna non dà segni di vita e nonostante le cure non è certo che riuscirà a guarire. Zia Polly impietosita, permette alla nipote di tenere la bestiola in casa.

L'atteggiamento di zia Polly, fredda e scostante nei confronti della nipote, comincia a cambiare. Pollyanna, con la sua dolcezza e la sua sensibilità è riuscita ad intenerire la zia, ormai decisa a darle una stanza più bella, e confortevole.

Pollyanna si reca a far visita al signor Pendelton costretto a letto da un incidente. L'uomo è molto contento di vedere la bambina ma quando gli rivela di essere la nipote di Polly Harrington, si chiude in un mutismo ostinato, lasciando perplessa la piccola che non sa spiegarsi le ragioni di un simile comportamento.

Zia Polly è in continuo contrasto con Pollyanna che, secondo la zia ha un atteggiamento troppo semplicistico. La bambina cerca di assecondarla in tutti i modi e non riesce a capire per quale ragione è così rigida ed intransigente.

Molti interrogativi si affacciano alla mente di Pollyanna: perché zia Polly non vede di buon occhio la sua amicizia con alcune persone e perché il signor Pendelton non vuole svelarle il segreto che lo tormenta? Per fortuna c'è il dottor Chilton che ha sempre la risposta giusta.

Mr. Pendelton non solo ha tanti tesori, ma è anche in grado di inventare giochi nuovi per Jimmy e Pollyanna. All'improvviso però Pollyanna si ammala, destando la preoccupazione di tutti. Sarà la buona Nancy a curarla giorno e notte fino alla guarigione. E, fra una chiacchiera e l'altra, riuscirà anche a svelarle il mistero dell'anziano John Pendelton.

Nancy, convinta di sapere la verità, racconta a Pollyanna che una volta Mr. Pendelton e Miss Polly erano innamorati. Pollyanna felicissima, fa di tutto per convincere i due a tornare insieme. Pendelton, messo alle strette, confessa a Pollyanna che la donna di cui era innamorato non era Polly ma Jennie, la mamma di Pollyanna.

Pollyanna accompagna Jimmy all'orfanotrofio per recuperare una busta che contiene documenti relativi alla sua famiglia. I due sperano che una volta visti i documenti, Mr. Pendelton si decida ad adottare Jimmy. Lungo la strada Pollyanna si ferma per soccorrere un passero ferito e viene investita da un'auto.

Il dottor Warren, medico di famiglia degli Harrington, presta le prime cure a Pollyanna che resta per molti giorni priva di conoscenza e con la febbre molto alta. Dopo un'ennesima visita il medico esprime i suoi dubbi perché la bambina possa riprendere a camminare, e convince Miss Polly a consultare uno specialista di New York. Purtroppo anche questi non può far altro che confermare la diagnosi del dottor Warren, ma questa volta, dalla porta rimasta socchiusa Pollyanna sente chiaramente le parole espresse dal medico.

Nancy ha fatto credere a Pollyanna che il dottor Mead ha sbagliato la diagnosi, ma la bambina quando si accorge che non vi è alcun miglioramento, cade in un profondo stato di prostrazione. Anche Jimmy rimane sconvolto dalla terribile notizia e si sente in qualche modo responsabile per quanto è accaduto a Pollyanna.

In città tutti sentono la mancanza di Pollyanna. Mrs. Snow, Mrs. Benton e molti altri si recano quindi a casa degli Harrington per confortare la bambina. Zia Polly, commossa dall'affetto e dalla gratitudine che i suoi concittadini mostrano nei confronti della nipotina, cambia atteggiamento e inizia a fare con Pollyanna il gioco della felicità.

Jimmy, venuto a sapere che un collega del dottor Chilton potrebbe fare qualcosa per Pollyanna, convince Miss Polly a chiamarlo per un consulto.

Pollyanna viene portata in un ospedale di Boston, dove il dottor Ames la sottoporrà a una difficile operazione. A suo avviso le probabilità che la bimba possa in seguito tornare a camminare sono solo del 20%. Pollyanna si mostra ottimista e decide di farsi operare.

Miss Polly attende con ansia che l'intervento chirurgico si concluda e ripensa ai momenti trascorsi con la nipote prima dell'incidente. Dopo cinque ore Pollyanna esce dalla sala operatoria: l'intervento è riuscito e la bambina potrà nuovamente camminare.

Pollyanna e Jimmy, ormai convinti che zia Polly e il dottor Chilton si amino ancora, fanno in modo che i due s'incontrino e si parlino. Finalmente riuniti dopo tanti anni, essi hanno anche la gioia di assistere a un miracolo: Pollyanna torna a camminare e ha trovato un nuovo papà e una nuova mamma.

Polly Harrington, ormai diventata la signora Chilton, deve accompagnare Pollyanna all'ospedale di Boston una volta alla settimana per la terapia di recupero. Oltre a ciò si è sobbarcata il compito di dare una mano al marito in clinica. Tutto lo stress e le preoccupazioni accumulate hanno alla fine il sopravvento sul fisico.

Pollyanna deve recarsi ogni settimana all'ospedale di Boston e ciò crea notevoli difficoltà in famiglia. Viene quindi presa la difficile decisione di allontanare da casa la bambina, che andrà a vivere con la sorella di Della per il tempo necessario ad ultimare la terapia di riabilitazione.

Arrivata a Boston, Pollyanna viene accompagnata nella lussuosa casa di Mrs. Carew. Nonostante l'accoglienza sia piuttosto fredda, la bambina non si perde d'animo e cerca subito di instaurare un dialogo con la sorella di Della. Soltanto l'indomani si accorge, spaventata, di aver perduto il suo piccolo scoiattolo.

Ponpon è scomparso. Pollyanna si avventura da sola per la città nella speranza di ritrovarlo e finisce col perdersi.

Pollyanna, in ansia per la scomparsa di Ponpon, torna nel parco per cercarlo e scopre che in sua assenza lo scoiattolo ha preso confidenza con James, un bambino che non può camminare. Pollyanna trova così un nuovo amico del tutto inaspettato.

Arriva la domenica e il desiderio di Pollyanna di andare in chiesa si scontra con l'indifferenza di Mrs. Carew. Ma questa non è che la prima di una serie di scoperte sorprendenti sul suo conto.

Pollyanna è decisa a ritrovare il nipotino di Mrs. Carew e pensa di averlo individuato nella figura di James, adottato cinque anni prima dalla madre di Nicky. La bambina fa di tutto perché i due si incontrino casualmente per non creare false speranze; ma alla fine si trova costretta a rivelare tutto a Mrs. Carew che acconsente a recarsi a casa di James.

Pollyanna e Mrs. Carew si recano a casa di James per appurare se si tratta effettivamente del piccolo Jamie, nipote della Carew. Nonostante tutto pero', le due non riescono a scoprire la verita' e Mrs. Carew, pur rifiutando l'idea che si tratti di suo nipote, non può fare a meno di notare la somiglianza fisica. A questo punto Pollyanna le propone di adottare comunque il bambino, ma lei, disorientata, si riserva di decidere.

Mrs. Carew è tormentata all'idea che il bambino del parco possa essere suo nipote, ma quando alla fine decide di adottarlo comunque, l'aspetta una sorpresa che nessuno si aspettava.

Dopo lo smacco subito per il rifiuto di James, Mrs. Carew piomba in uno stato di depressione molto profonda che solo la dolcezza di Della e Pollyanna riusciranno a dissipare.

Mrs. Carew organizza una festa d'addio in onore di Pollyanna alla quale permette di invitare anche James e Micky. Purtroppo i due bambini si presentano con i loro amichetti di Murphy Alley, il che non fa assolutamente piacere a Mrs. Carew. Al contrario Sadie, scopre di avere per James una particolare simpatia.

Il piccolo James riesce a conquistare Mrs. Carew. Pollyanna riparte per Beldingsville, è molto contenta e non vede l'ora di riabbracciare Jimmy.

Per festeggiare la completa guarigione di Pollyanna, il dottor Chilton e zia Polly decidono di organizzare una festa, a cui partecipano, oltre a Pendelton e Jimmy, anche i domestici. Tutto sembra procedere bene.

Durante la festa in onore di Pollyanna, Chilton riceve una chiamata urgente da uno dei suoi pazienti dal quale deve recarsi in visita. Ma, sulla via del ritorno, scoppia un forte temporale e il dottor Chilton finisce in un precipizio.

Il dottor Chilton muore, lasciando Polly e Pollyanna ancora una volta sole. Ma Mrs. Carew e James verranno a far loro compagnia nonostante l'ostilita' di Jimmy.

La morte del dottor Chilton lascia un gran vuoto nella vita di zia Polly che ritorna ad essere scontrosa e solitaria. Pollyanna, pensando di farle piacere, invita Mrs. Carew e James a Beldinsville. Subito dopo ci ripensa, ma è troppo tardi.

Mrs. Carew e Jamie giungono a Beldinsville dove ricevono un'accoglienza cortese ma distaccata da parte di zia Polly, che continua a chiudersi nel suo dolore. Anche il vecchio Tom è caduto in uno stato d'apatia e non riesce a reagire positivamente alla tragedia.

Grazie all'intervento della signora Carew, zia Polly comincia a superare il dolore per la perdita del marito. La signora Carew fa finalmente la conoscenza del signor Pendelton e di Jimmy, ma quest'ultimo sembra ricordarle qualcuno.

Jamie, Pollyanna e Jimmy si divertono molto insieme e quando arriva Sadie a trovarli, i quattro diventano inseparabili. Ma durante una gita nel bosco Pollyanna si va a cacciare in un brutto pasticcio.

Pollyanna nel tentativo di cogliere dei fiori vicino ad un burrone, cade rischiando la vita ma Jimmy la salva. Mrs. Carew spera sempre di trovare il vero Jamie e Mr. Pendelton è sempre più affettuoso con lei.

La signora Carew è convinta che Jimmy sia il vero Jamie Kent. Pollyanna, ricordandosi di alcune carte segrete riguardanti la famiglia di Jimmy, si fa consigliare da zia Polly e decide di informare sia Pendelton che Jimmy. La busta dei documenti viene aperta e finalmente si scopre la verità: Jimmy Dean Pendelton in realtà è Jamie Kent.

Ormai al corrente di essere il vero Jamie Kent, Jimmy decide di restare a vivere con il signor Pendelton. Anche Della e la signora Carew vengono informate della cosa. L'unico che non dovra' sapere niente è il piccolo James: per lui sarebbe troppo doloroso scoprire la verità. Mentre sono tutti riuniti, il bambino irrompe nella stanza e coglie un affettuoso abbraccio fra Jimmy e la signora Carew.

Jamie, riconosce Jimmy, e Pollyanna si sente uno stupore di questo incontro, intanto il signor Pendelton, gli chiede la mano alla signora Carew, naturalmente una bellissima notizia. E tutti insieme saranno contenti che il signor Pendelton si sposa con la signora Carew. Così un giorno, Pollyanna e gli altri, andranno a trascorrere per qualche giorno a casa di montagna dei genitori di zia Polly. Una sera, tutti insieme si divertono per un falò. I mesi passano, e che alla fine in uno splendido giorno di Natale, Jimmy e Pollyanna si divertono a giocare sulla neve.