Heidi est une jeune orpheline de cinq ans recueillie par sa tante Dete. Lorsque la jeune femme trouve un travail dans la ville de Francfort, elle confie Heidi à son grand-père maternel qui vit dans les montagnes. Effrayée par ce changement, la petite fille va découvrir la vie en pleine nature, les lits de pailles, et les bols de lait de chèvre. Elle fera la connaissance de Pierre, le petit gardien de chèvres et passera sa première année dans les montagnes, de la rudesse de l'hiver aux joies du printemps. Elle finira par attendrir le cœur du vieil homme solitaire. 

Depuis deux ans, Heidi vit paisiblement dans les montagnes avec son grand-père et ses amis. Mais sa tante Dete revient la chercher et l'emmène chez les Gérard, une famille bourgeoise pour recevoir une meilleure éducation. Heidi est déboussolée par ce changement de vie soudain, et ne trouve de la joie qu'auprès de Claire, la fille paraplégique des Gérard. Malgré les remontrances de la gouvernante, la sévère Mme Rougemont, les deux enfants deviennent des amies inséparables.