Matthew et Marilla Cuthbert, un frère et une soeur vivant dans une maison aux pignons verts (\ Green Gables \), souhaitent adopter un garçon pour les aider à la ferme. Mais, à la gare, Matthew découvre à sa grande surprise qu'on leur a envoyé une petite fille : Anne. Touché par son enthousiasme, Matthew n'ose pas lui avouer l'erreur, et décide de la ramener chez eux.

En voyant Matthew rentrer avec une fillette, Marilla est consternée. Elle exprime son mécontentement, mais la jeune orpheline, réalisant qu'on ne souhaite pas d'elle, éclate en sanglots. Peu à peu, Matthew s'attache à cette enfant et essaie de convaincre sa soeur de lui donner sa chance.

Le lendemain matin, Anne est déjà debout, pleine d'espoir de rester à Green Gables, ce qui met Marilla mal à l'aise. Plus tard dans la journée, Marilla décide malgré tout d'emmener Anne chez Mrs. Spencer, l'intermédiaire qui s'est occupée de son placement, pour éclaircir la situation.

Durant le trajet, Anne raconte son histoire tragique : orpheline à trois mois après la mort de ses parents instituteurs, elle a été ballottée entre différentes familles, oncles et tantes, toujours perçue comme une charge. Finalement, elle s'est retrouvée à l'orphelinat, livrée à elle-même.

Marilla interroge Mme Spencer sur l'erreur d'attribution, puis envisage de confier Anne à une femme du voisinage qui cherche de l'aide. Mais à la vue des manières sévères de celle-ci, Marilla, prise au dépourvu, comprend qu'elle ne peut abandonner Anne à quelqu'un d'aussi peu affectueux. Elle choisit finalement de ramener Anne à Green Gables.

Marilla est attendrie quand Anne lui demande timidement si elle peut rester. Marilla accepte, à condition qu'Anne se tienne bien. Reconnaissante, Anne fond en larmes de bonheur : elle a enfin trouvé une vraie maison.

Deux semaines plus tard, Mme Rachel Lynde, connue pour son franc parler visite Green Gables et critique sans détour l'apparence d'Anne. Vexée, la fillette s'emporte violemment contre elle. Après l'incident, Marilla l'encourage à s'excuser. Anne suit ses conseils et finit par gagner l'amitié de Mme Lynde.

Marilla confectionne trois robes pour Anne, un peu passées de mode. Anne, voulant être à la hauteur des autres filles lors de son premier cours à l'école du dimanche, décore son chapeau de fleurs. En rentrant, elle avoue à Marilla que ce n'était pas aussi drôle qu'elle l'imaginait.

Anne fait la connaissance de Diana Barry, une fille de son âge. Une profonde amitié naît instantanément entre elles, et elles jurent de rester amies pour la vie. Anne ne parle plus que de Diana en rentrant à la maison.

Anne rentre plus tard que d'habitude, captivée par le projet d'un pique-nique dominical. Elle a découvert avec Diana un terrain de jeu, près de la rivière, qui sera leur endroit secret. Marilla insiste sur l'importance de tenir parole, quoi qu'il arrive.

Marilla ne trouve plus sa broche et suspecte Anne de l'avoir perdue. Malgré ses protestations, Anne est confinée dans sa chambre jusqu'à ce qu'elle avoue, bien qu'elle jure l'avoir rendue.

Le lendemain, jour du pique-nique, Anne finit par avouer avoir perdu la broche près de l'étang. Privée de sortie en punition, elle passe la journée à pleurer. Finalement, Marilla retrouve la broche par hasard et regrette de ne pas avoir cru Anne, qui ne ment jamais.

En septembre, Anne et Diana commencent l'école ensemble. Sur le chemin, elles parlent souvent de Gilbert Blythe, un camarade agité et charmant, qui ne les laisse pas indifférentes.

Le jour suivant, Gilbert taquine Anne sur sa chevelure rousse. Hors d'elle, elle le frappe en classe, déclenchant la colère du professeur qui la punit sévèrement et lui impose de s'asseoir à côté de Gilbert. Anne, vexée, décide de ne plus retourner à l'école.

Anne reste donc à la maison, étudie seule et aide Marilla, tout en profitant des moments partagés avec Diana. Elle réalise combien son amitié pour Diana est importante, ce qui amuse Marilla.

Un samedi, Anne invite Diana à prendre le thé, sans savoir qu'elle lui sert du vin à la place du jus de fruits. Diana repart ivre, et sa mère, furieuse, interdit toute relation future avec Anne.

Le lendemain, Diana vient annoncer en pleurs qu'elles ne pourront plus se voir. Elles échangent une promesse déchirante d'amitié éternelle, puis se séparent. Anne retourne à l'école, où elle et Diana commencent à s'écrire en secret.

Une nuit, Diana vient chercher Anne en urgence : sa petite soeur Minnie May est gravement malade. Anne reste à ses côtés toute la nuit, aidant à lui sauver la vie. Reconnaissante, Mme Barry lève la punition, permettant à Anne et Diana de redevenir amies.

Marilla permet à Anne d'aller à un concert puis de passer la nuit chez Diana, où elles vivent une aventure cocasse en réveillant par erreur la terrible tante de Diana.

Une année s'est écoulée à Green Gables. À l'école, les enfants cueillent des fleurs de printemps, et Anne raconte à Marilla tout l'enthousiasme de cette belle journée.

Le pasteur de l'école du dimanche quitte la paroisse, ce qui attriste Anne profondément. Mais son successeur et son épouse se lient vite d'amitié avec Anne et les autres enfants.

Pour accueillir le nouveau couple pastoral, Anne tente de préparer un gâteau sophistiqué. C'était sans savoir que Marilla avait remplacé le contenu de la bouteille de vanille par des médicaments, provoquant une drôle de surprise lors du repas.

En retour, Anne reçoit une invitation à boire le thé chez le nouveau couple pastoral. Ravie par le geste, elle passe l'après-midi avec eux et découvre la joie de recevoir une lettre à son nom, preuve de son intégration dans la communauté.

Lors d'une fête organisée par Diana, Anne relève un défi risqué : marcher sur le toit. Elle tombe, mais a la chance d'atterrir dans le foin, évitant ainsi le pire.

Blessée dans sa chute, Anne doit rester alitée une semaine. Diana, malade elle aussi, part se soigner en ville. Anne, inquiète de son absence, lui écrit une lettre de soutien.

À la rentrée, la nouvelle institutrice, jeune et dynamique, décide d'organiser un grand concert scolaire. Anne, euphorique à l'idée de se produire sur scène, partage sa joie avec Matthew et Marilla.

Matthew remarque qu'Anne se sent différente dans ses vieilles robes, comparée aux autres filles. Sensible à son désir de paraître jolie, il demande à Mme Lynde de confectionner la robe de ses rêves.

Le matin de Noël, Anne découvre la fameuse robe aux manches bouffantes offerte par Matthew, un cadeau qui l'émeut aux larmes. Le soir, le concert de l'école est un grand succès : Anne et Diana sont ravies, et Matthew et Marilla fiers d'elles.

Après le concert, la routine habituelle reprend. Lors d'une promenade hivernale, Anne invente une histoire romantique qui impressionne Diana. Elles décident alors de créer un club d'écriture avec d'autres jeunes filles.

Un soir, Anne est introuvable. En la cherchant, Marilla finit par la retrouver cachée sous sa couette, désespérée : une tentative de teinture a viré ses cheveux au vert. La jeune fille vit un terrible moment de honte.

Avec ses amies, Anne rejoue la scène de \ Lily Maid \ sur une barque. Mais l'embarcation prend l'eau et manque de couler. Gilbert la sauve in extremis et tente de renouer l'amitié, mais Anne, encore fière, refuse de lui pardonner pour l'instant.

La tante de Diana invite les deux amies dans sa maison en ville, pour qu'elles aillent visiter la grande exposition annuelle. Anne, impressionnée par le luxe et les découvertes, considère ce séjour comme un événement marquant de sa vie.

Mme Stacey persuade Marilla qu'Anne devrait tenter d'entrer à la Queen's School. La jeune fille est ravie, même si elle déplore l'absence de Diana dans sa classe. Anne et Gilbert rivalisent en excellents élèves, s'ignorant tout en s'observant.

Anne et Gilbert réussissent brillamment l'examen d'entrée. Anne vise maintenant la bourse prestigieuse, poursuivant sa compétition amicale avec Gilbert.

Avant les vacances d'été, des rumeurs angoissent les élèves, mais s'avèrent fausses. À Green Gables, Matthew a une petite crise cardiaque, mais lui et Marilla tentent de cacher sa santé fragile à Anne pour ne pas l'inquiéter.

De retour à l'école, Anne et ses amies se consacrent à l'examen du Queen's School. Leur club d'écriture perd de son enthousiasme, signe que leur enfance touche à sa fin.

Anne fête ses 15 ans, et Marilla réalise qu'elle n'est plus une petite fille. Mme Barry, la tante de Diana, propose d'héberger Anne à la ville lors de l'examen, ce qui la rend très heureuse.

Les examens approchent et Anne hérite du numéro 13, ce qui l'inquiète un peu par superstition. Pour se distraire, elle écrit à Diana.