La petite Heidi, âgée d'un an, est élevée par la soeur de sa mère, tante Dete, après la mort de ses parents. Quand Heidi a 5 ans, Dete reçoit une bonne offre d'emploi de la noble famille Sesemann de Francfort. Comme elle ne peut pas y emmener Heidi, Dete l'emmène chez son grand-père dans l'alpage.
Dans l'alpage avec son grand-père, Heidi est vraiment heureuse pour la première fois de sa vie: elle passe chaque jour avec ses chèvres bien-aimées dans les pâturages et peut s'émerveiller de la variété des fleurs et de la beauté de la nature.
Ainsi, deux années très heureuses se sont écoulées. Quand Heidi à l'âge de commencer l'école, le prêtre arrive sur l'alpage. Mais ll grand-père pense que Heidi ne serait que gâtée au village et refuse de l'envoyer à l'école. Le même jour, tante Dete emmène Heidi à Francfort. Elle y va pour tenir compagnie à la fille en chaise roulante de la maison - Klara. Mais Heidi ne suit sa tante que car elle lui promet que si elle n'aime pas Francfort, elle pourra retourner immédiatement à l'alpage.
À Francfort, Heidi est confrontée à un monde complètement nouveau et inconnu: au lieu des sapins, des montagnes et des prairies, Heidi est entourée de larges rues, beaucoup de monde et de grandes maisons au milieu de la grande ville. Klara et Heidi deviennent rapidement les meilleures amies du monde, qui jouent de nombreux tours à la gouvernante stricte et autoritaire - Fräulein Rottenmeier. Cela plaît non seulement aux deux jeunes filles, mais aussi au serviteur Sebastian, qui s'avère bientôt être l'assistant secret des filles. Le père de Klara, souvent absent, M. Sesemann, remarque rapidement que Heidi est une excellente compagnie pour sa fille.
Malgré sa profonde amitié avec Klara, Heidi souffre constamment du mal du pays, ce qui la prive de sommeil. Lorsque le médecin la surprend en train de somnambuler, il lui ordonne de rentrer chez elle. Après deux ans, il est très difficile de dire au revoir, surtout pour Klara. Heidi, par contre, se réjouit de rentrer à l'alpage auprès du grand-père, Peter et ses chèvres. Maintenant, grâce aux cours de lecture à Francfort, elle peut même lire à la grand-mère aveugle de Peter des extraits du livre de chants.
L'été d'après, le moment tant attendu est arrivé. Klara et sa grand-mère viennent nous rendre visite! Mais le jaloux Peter, qui craint que Heidi n'ait plus de temps pour lui, n'est pas très heureux de la visite de l'Allemagne. Par rage, il pousse le fauteuil roulant de Klara en bas de la colline où il se brise.
Grâce aux soins de son grand-père, à l'air frais de la montagne, au lait de chèvre et à la joie de vivre de Heidi, Klara devient de plus en plus forte et finit par apprendre à marcher. Lorsque son père, M. Sesemann, vient lui aussi lui rendre visite à l'alpage et que Klara court vers lui toute seule, il n'en croit pas ses yeux et est plus que heureux.