En Londres, el profesor Henry Higgins, un erudito en fonética, cree que el acento y tono de la voz de una persona determina sus perspectivas en la sociedad ("¿Por qué no pueden los ingleses?"). Una noche en el mercado de frutas y verduras de Covent Garden, conoce al Coronel Hugh Pickering, también experto en fonética que había venido desde la India para verlo. Higgins presume que podría enseñar incluso a Eliza Doolittle, la joven vendedora de flores con un fuerte acento Cockney, a hablar tan bien que podría hacerla pasar por una duquesa en un baile de la embajada. Eliza aspira a trabajar en una tienda de flores, pero su acento lo hace imposible ("¿No sería encantador?"). A la mañana siguiente, Eliza aparece en la casa de Higgins buscando lecciones. Pickering se siente intrigado y ofrece cubrir todos los gastos si Higgins tiene éxito. Higgins acepta y describe cómo las mujeres arruinan vidas ("Soy un hombre ordinario").

Las intenciones de Doolittle y la enseñanza rigurosa

El padre de Eliza, Alfred P. Doolittle, un barrendero, se entera de la nueva residencia de su hija ("Con un poco de suerte"). Aparece en la casa de Higgins tres días después, aparentemente para proteger la virtud de su hija, pero en realidad para sacar algo de dinero de Higgins, y se va con £5. Higgins queda impresionado por la honestidad del hombre, su don natural para el lenguaje y, especialmente, su descarada falta de moralidad. Higgins recomienda a Alfred a un rico americano interesado en la moralidad.

Eliza soporta los exigentes métodos de enseñanza y el trato personal de Higgins hacia ella ("Solo espera"), mientras que los sirvientes se sienten molestos por el ruido y también sienten lástima por Higgins ("Coro de los sirvientes"). No hace progresos, pero justo cuando ella, Higgins y Pickering están a punto de rendirse, Eliza finalmente "lo entiende" ("La lluvia en España"); comienza a hablar con un impecable acento de clase alta y se siente eufórica por su avance ("Podría haber bailado toda la noche").

Pruebas sociales y revelaciones

Como prueba, Higgins la lleva al hipódromo de Ascot ("Gavotte de Ascot"), donde causa una buena impresión inicialmente, solo para sorprender a todos con una repentina recaída en el vulgar Cockney mientras anima a un caballo. Higgins oculta parcialmente una sonrisa detrás de su mano. En Ascot, conoce a Freddy Eynsford-Hill, un joven de clase alta que se enamora de ella ("En la calle donde vives").

Higgins lleva a Eliza a un baile de la embajada para la prueba final, donde baila con un príncipe extranjero. También está presente Zoltan Karpathy, un experto en fonética húngaro formado por Higgins, que es un detector de impostores. Después de bailar con Eliza, declara que ella es una princesa húngara.

Después, el arduo trabajo de Eliza es apenas reconocido, con todos los elogios dirigidos a Higgins ("Lo hiciste"). Esto y su trato insensible hacia ella, especialmente su indiferencia hacia su futuro, hace que ella lo abandone, pero no sin antes lanzarle las zapatillas a Higgins, dejándolo perplejo por su ingratitud ("Solo espera (Reprise)"). Afuera, Freddy sigue esperando ("En la calle donde vives (Reprise)") y saluda a Eliza, quien se siente irritada por él ya que todo lo que hace es hablar ("Muéstrame"). Eliza intenta regresar a su antigua vida pero descubre que ya no encaja. Se encuentra con su padre, a quien un rico americano le ha dejado una gran fortuna por recomendación de Higgins, y está resignado a casarse con la madrastra de Eliza. Alfred siente que Higgins lo ha arruinado, lamentando que ahora está atado por la "moralidad de clase media", en la que se emborracha antes de su día de boda ("Llévame a la iglesia a tiempo"). Eliza termina visitando a la madre de Higgins, quien está indignada por el comportamiento insensible de su hijo.

Confrontación y resolución en Londres

Al día siguiente, Higgins encuentra a Eliza desaparecida y la busca ("Un himno para él"), encontrándola finalmente en la casa de su madre. Higgins intenta convencer a Eliza de que vuelva con él. Se enfurece cuando ella anuncia que va a casarse con Freddy y convertirse en la asistente de Karpathy ("Sin ti"). Se dirige a casa, prediciendo obstinadamente que ella volverá arrastrándose. Sin embargo, llega a la inquietante realización de que ella se ha convertido en una parte importante de su vida ("Me he acostumbrado a su rostro"). Entra en su casa sintiéndose solo, reflexionando sobre su comportamiento insensible y extrañando tanto a Eliza que enciende su gramófono y escucha su voz. De repente, Eliza reaparece en la puerta y lo apaga para llamar su atención, con Higgins preguntando: "Eliza, ¿dónde diablos están mis zapatillas?"