Deloris Van Cartier chante en trio avec ses amies Michelle et Tina sur la scène du Moonlight Casino de Reno, dont le patron, Vince LaRocca, est son amant. Mais celui-ci ne se résout pas à quitter son épouse Connie. En outre, Deloris le surprend un jour en train d'exécuter froidement un associé gênant. Comprenant que sa vie est en danger, elle se réfugie auprès du lieutenant de police Eddie Souther qui, en attendant qu'elle puisse témoigner au procès de Vince, décide de la mettre à l'abri derrière les murs du couvent Sainte Catherine. Deloris, ayant gardé un fort mauvais souvenir de son éducation dans un établissement religieux, proteste en vain. Elle se retrouve bientôt en habits de bonne soeur, sous la tutelle d'une mère supérieure totalement dénuée d'humour. Peu à peu, elle se fait à sa nouvelle vie et se lie d'amitié avec les pensionnaires du couvent, particulièrement la pétulante sœur Mary Patrick et la timide soeur Mary Robert. Trouvant le répertoire des religieuses passablement démodé, elle entreprend de le mettre au goût du jour en transformant en cantiques des succès populaires.