《音樂之聲》取材於1938年發生在奧地利的一個真實故事。
見習修女瑪利亞是個性格開朗、熱情奔放的姑娘。她愛唱歌、愛跳舞，還十分喜愛大自然的清新、寧靜和美麗。修道院院長覺得瑪利亞不適合過與塵寰隔絕的生活。於是介紹她去薩爾茨堡當上了前奧地利帝國海軍退役軍官馮·特拉普上校家7個孩子的家庭教師。
馮·特拉普是個善良勇敢的愛國者，他的妻子早逝。家裡沒有歌聲，也沒有笑聲。
瑪利亞來到上校家中，發現上校管理孩子的方法簡單而粗暴。只要他的哨聲一響，孩子們就從各自的房間裡以最快的速度奔跑出來，排好隊，按水兵操練的要求通報自己的姓名。
一開始，孩子們對瑪利亞帶有排斥情緒，總是想法設法捉弄她，但是瑪利亞理解孩子們在成長過程中的所作所為，她引導他們，關心他們，幫助他們，贏得了他們的信任，很快就成了他們的知心朋友，同他們建立了深厚的感情。
上校準備離家去維也納，在這期間，瑪利亞和孩子們排練歌曲、做遊戲、去大自然中游玩，整個家庭平添了許多笑語、歡樂和生氣，充滿了音樂之聲。
當上校帶著準備與他結婚的男爵夫人回來時，發現家中呆板、冰冷的空氣完全變了，他的“水兵們”已被訓練成一支很有素養的家庭合唱隊。
看到男爵夫人的到來，瑪利亞知道她將成為孩子們的新媽媽，於是她留下了一封信就離開了上校家，回到了修道院。然而由於男爵夫人太一本正經，孩子們不能和她融洽相處。同時，由於瑪利亞給這個家帶來的變化激起了上校對生活的熱愛，喚回了逝去的幸福，也喚起了他對瑪利亞的愛情。於是上校最終拒絕了男爵夫人，他來到修道院找瑪利亞，他們終於結成了美滿的伴侶。
這時正是30年代希特勒吞併奧地利的前夕。在薩爾茨堡舉行奧地利民謠音樂節的當天，上校和瑪利亞接到了柏林的來電，命令上校參加納粹的海軍，並把他和全家置於嚴密監視之下。藉著參加民謠音樂節的機會，特拉普家庭合唱隊在奧地利同胞面前奉獻出他們心底裡的歌，並在朋友和修女們的協助下，全家跨過阿爾卑斯山，逃出了多難的祖國，來到了自由之地。
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