Pollyanna, una niña de 12 años huérfana hija de misioneros, llega a la pequeña ciudad de Harrington para vivir con su rica y estricta tía Polly Harrington en la década de 1910. Pollyanna es una joven muy alegre, habladora y radicalmente optimista que se centra en la bondad de la vida y siempre encuentra algo de lo que alegrarse, sea cual sea la situación. Al hacerlo, la visión positiva de Pollyanna sobre todo hace que haga una gran variedad de amigos en la comunidad, incluyendo a la hipocondríaca y gruñona Sra. Snow y al ácido recluso Sr. Pendergast.

La riqueza de la tía Polly controla la mayor parte del pueblo. Cuando los ciudadanos quieren que un orfanato abandonado sea arrasado y reconstruido, la tía Polly se opone a la idea, argumentando que su padre donó el edificio a la ciudad, y que es un hito importante como tal. Los habitantes del pueblo la desafían planeando una feria para recaudar fondos para una nueva estructura. Sin embargo, debido al control que la tía Polly ejerce sobre todas las facetas del pueblo, mucha gente se siente reacia a mostrar su apoyo.

Un grupo de ciudadanos liderado por el ex novio de la tía Polly, el Dr. Edmond Chilton, intenta persuadir al ministro del pueblo, el reverendo Ford, para que declare públicamente su apoyo al bazar recordándole que "nadie es dueño de una iglesia". Al reverendo Ford se le recuerda la verdad de esa afirmación cuando Pollyanna le entrega una nota de la tía Polly con recomendaciones para el contenido de su sermón.

En primer lugar, el reverendo Ford lee uno de los llamados "Pasajes Alegres" de la Biblia en la iglesia el domingo siguiente, afirmando que un joven miembro de la congregación señaló cuántos pasajes de este tipo hay, habiendo ganado el valor de desafiar a la tía Polly. Tiene la intención de leer uno a la semana a partir de ese momento y luego declara su apoyo al bazar y anima a todos a asistir. La tía Polly se enfurece por su atrevimiento y prohíbe a Pollyanna que participe. La noche del carnaval, Pollyanna es encerrada en su habitación del ático por la tía Polly, pero es "rescatada" por su compañero de juegos y también huérfano Jimmy Bean, quien le recuerda que ella dirigirá "América la Bella" en el momento culminante del evento. Se escapa con la ayuda de Jimmy y se lo pasa muy bien en la feria, ganando una muñeca.

Al volver a casa, Pollyanna evita a la tía Polly trepando por un árbol hasta su dormitorio en el ático. Al intentar llegar a la ventana de su habitación, se le cae la muñeca nueva; Pollyanna se cae del alféizar de la ventana gritando y queda inconsciente antes de ser descubierta por la tía Polly y sus criadas. Después de darse cuenta de que sus piernas están paralizadas y de que no podrá volver a caminar, Pollyanna sufre una grave depresión que pone en peligro su posibilidad de recuperación. Mientras tanto, la tía Polly se siente extremadamente culpable al darse cuenta de cómo su comportamiento la ha aislado del pueblo y de Pollyanna. Mientras habla con el Dr. Chilton, admite que su sobrina necesitaba amor y que eso es algo que ella nunca le dio. El Dr. Chilton le dice a la tía Polly que pueden darle a Pollyanna el amor juntos y ayudar a reparar el aislamiento que ella puso en la gente del pueblo. Cuando los habitantes del pueblo se enteran del accidente de Pollyanna, llegan a la casa de la tía Polly con efusiones de amor. El Dr. Chilton lleva a la reticente niña al piso de abajo, donde los vecinos le desean salud uno por uno. El espíritu de Pollyanna vuelve poco a poco a su habitual esperanza y amor por la vida, y también se entera de que Jimmy ha sido adoptado por el Sr. Pendergast. Pollyanna es abrazada por su tía antes de que salgan de Harrington con el Dr. Chilton para una operación en Baltimore que corregirá su lesión. También se entera de que el pueblo ha adoptado un apodo, Gladtown.