Heidi (Emma Bolger) est une orpheline qui doit désormais vivre chez son grand-père (Max von Sydow) dans les montagnes. Dans un premier temps, le grand-père n'a guère envie de s'occuper de la petite fille. Mais avec le temps, ils apprennent à se connaître et développent une profonde affection l'un pour l'autre. L'été suivant, la tante de Heidi veut la ramener en ville. Heidi ne veut pas l'accompagner et le grand-père n'est pas non plus prêt à abandonner sa « famille » nouvellement acquise. Mais la tante est implacable, car elle a promis à une riche connaissance que Heidi deviendrait la nouvelle compagne de jeu de sa petite fille malade Clara. Une fois arrivée en ville, la fillette des montagnes s'habitue à sa nouvelle situation, malgré le régime strict de la maîtresse de maison, Miss Rottenmeier (Geraldine Chaplin). Mais après quelques mois, Heidi a la nostalgie des montagnes et de son grand-père. Sur ordre du médecin, elle est renvoyée dans les montagnes. Le grand-père est encore très affecté par la perte de sa petite-fille et ne se remet que lentement après son retour. Lorsqu'une lettre de Clara arrive, Heidi est aux anges - car elle va également passer l'été à la montagne avec toute sa famille. Heidi sent qu'elle va enfin pouvoir réunir ses deux familles...