故事开端，绿山墙农舍的马修和马瑞拉·卡斯伯特兄妹计划收养一个男孩帮忙料理农场，却意外迎来了满头红发、满脸雀斑的安妮·雪莉。这个来自孤儿院的女孩想象力丰富，喜欢给周围事物取浪漫名，比如将白樱花树称为"白雪皇后"，把林荫道叫做"喜悦之路"。
安妮初到绿山墙时，因喋喋不休的性格和天马行空的幻想与马瑞拉的严谨务实产生冲突。她曾因误用葡萄酒给客人泡茶、染绿头发、打碎石板等事件惹出麻烦，但也以真诚善良和乐观精神逐渐赢得兄妹俩的喜爱。
在阿冯利学校，安妮结识了黛安娜·巴利，两人宣誓成为"永不分离的bosom friend"。她与优等生吉尔伯特·布莱斯从竞争对手发展为互相欣赏的伙伴，这段关系成为推动她学业进步的重要动力。安妮凭借聪慧和努力赢得奖学金，获得进入女王学院深造的机会。
故事转折发生在安妮即将升学之际，马修因心脏病突发去世，留下马瑞拉独自生活。安妮毅然放弃学业回到绿山墙，选择留在农舍照顾马瑞拉，同时在当地学校担任教师。最终，吉尔伯特放弃去远处任教的机会，选择在邻近学校教书，为两人未来的关系埋下伏笔。
整部小说以细腻笔触描绘了安妮从冲动冒失的孤女成长为成熟懂事的少女的过程，展现了爱德华王子岛的田园风光，以及亲情、友情与成长的永恒主题。安妮用她的热情与想象，将平淡的乡村生活谱写成充满诗意的冒险篇章，绿山墙也因这个红头发女孩的到来而变得生机勃勃。