11歳の孤児アン・シャーリーは、孤児院からプリンス・エドワード島のグリーン・ゲイブルズにやってくる。想像力豊かで明るく、赤毛が特徴的なアン。アンを迎えたマシュウとマリラのカスバート兄妹は、本当は男の子を望んでいたが、家までの道中でマシュウはすっかりアンを気に入ってしまい、孤児院へ帰す予定でいたマリラも、アンの純粋な心と悲しい過去を知り葛藤する。アンは大きな不安を抱きつつも、明るい未来を夢見るが……。
アンはグリーン・ゲイブルズに引き取られることになり、大喜び。しかし、近所のリンド夫人から外見を侮辱され、癇癪をおこしてしまう。マリラに諭され、アンはリンド夫人に謝罪することにし、アン流の謝罪で許して貰う。その後、アンはバーリー家を訪れ、腹心の友となるダイアナ・バーリーと出会う。愛と友情にあふれた新しい生活にアンは幸せそうで、それを見守るマシュウとマリラも喜びを感じ、彼らにも少しずつ変化が…！
初めてのピクニックを楽しみにするアン。そんな時、マリラのブローチが紛失し、アンに疑いの目が。潔白を主張するが、マリラには信じてもらえず、ピクニックに行きたいアンが考え抜いた告白は、マリラを更に激昂させることに。後にブローチは見つかり、二人は和解する。無事、アンはピクニックに参加し、友人たちと愉快な時を過ごす。学校でアンはギルバートと最悪の出会いを経験し、更にフィリップス先生の指導に反旗を上げ……。
不登校になったアン。グリーン・ゲイブルズでダイアナとお茶会を開くが、勘違いでワインを飲ませてしまい、ダイアナのお母さんから付き合いを断られてしまう。ダイアナに会うために学校に復帰するアン。ダイアナと話は出来ないが、勉学に励み、ギルバートをライバル視する。ある冬の日、島にカナダの首相が来て親達が留守の夜、ダイアナの妹が喉頭炎になり命の危機に。アンは子守をしていた時の経験を活かし必死に看病するが……。
12歳になったアン。命令遊びでアンは納屋の屋根を歩く挑戦を受けるが、落下して骨折してしまう。学校には若いステイシー先生が着任し、アンは良い影響を受け成長を遂げていく。ある日、マシュウはアンの洋服が流行遅れであることに気づき、クリスマスプレゼントを用意する。ステイシー先生の発案でコンサートが開かれ、アンは暗誦し大喝采を浴びる。アンの成長を喜ぶマシュウとマリラは今後の教育について話し合い……。
13歳になったアンは、学校の宿題で物語を書くことに夢中。プロポーズのシーンを書くために色々と調査するが、満足な答えが得られず、自分の想像力で書くことにする。アンは仲良しの友達と物語クラブを結成し、リーダーとして能力を発揮していく。行商人から買った薬で、髪を黒く染めようとしたアン。ところが、アンの髪はなんと緑色に！最終的に髪を短く切り、涙しながらも、アンは赤毛も悪くなかったと割り切るのだった……。
夏休み。小川でエレーン姫ごっこの為に一人ボートに乗り込むアン。ロマンチックに川を下るが、ボートが浸水し始める。運よく橋げたに着いたアンはよじ登り救助を待ち、ギリギリのところで、釣りをしていたギルバートに助けられる。岸で仲直りの提案をするギルバートに冷たくするアン。結局その後も二人は口もきかず、勉強のライバルとなる。受験クラスに入ったアンは勉学に励むが、ステイシー先生が別の学校に行く噂を耳にし……。
アンは教師になる為にクイーン学院への入学試験を受けるが、結果がなかなか発表されず不安な気持ちに。そこにダイアナがプリンス・エドワード島一位での合格の知らせを届け、グリーン・ゲイブルズは幸せに包まれる。ホワイト・サンド・ホテルで行われるコンサートへの出演に招待されたアン。プロやお金持ちに囲まれての暗誦に緊張で口が動かなくなるピンチに。会場にギルバートを見つけ、負けん気を起こしたアンは大喝采を浴びる！
クイーン学院に入学したアン。ホームシックも乗り越え、ステラやプリシラという新しい友人達と共に、1年の教職課程と奨学金を目指し、必死で勉強に励む。迎えた卒業式。アンの晴れ姿を見守るマシュウとマリラは幸せを再確認する。レドモンド大学への入学前にダイアナと夏休みを楽しむアンは、ライバルのギルバートが金銭的な理由で教師になることを知り動揺する。マシュウとの心温まる会話にアンは深い愛情を感じるのだった。
