Адельхайд (последняя буква произносится как «т»), она же «Хайди», девочка-сирота, которую опекает в швейцарском Майенфельде её тётя Дэтэ. Тётушка устраивается работать во Франкфурт и отвозит 8-летнюю Хайди к деду. Тот не в ладах с жителями родной деревни, а потому живёт бобылём на отгонном пастбище, — его прозвали «Альп-Ой» («Альпийский дедушка» на диалекте Граубюнден).

Сперва дед недоволен приездом Хайди, но со временем девочке удаётся преодолеть его внешнюю отчуждённость и зажить душа в душу: с ним и его лучшим другом, — пастухом коз или как его называл дедушка Хайди "повелитель коз Питер".

Дэтэ через три года возвращается и перевозит Хайди во Франкфурт к 11-летней девочке-инвалиду по имени Клара Сесеман. Целый год Хайди живёт с Кларой, неоднократно сталкиваясь со строгой экономкой семьи Сесеман фрау Роттенмейер, — девочка сильно тоскует. Утешением ей служит обучение грамоте, мотивированное желанием вернуться домой и читать слепой бабушке Петера. Пошатнувшееся здоровье ребёнка и несколько случаев лунатизма (она унаследовала склонность к эпилепсии от матери) убеждают доктора Клары отправить Хайди обратно к дедушке.

Возвращение внучки побуждает деда спуститься в деревню, — наступает конец его уединению.

Хайди и Клара пишут друг другу письма. Врач, посетивший Хайди и дедушку, рекомендует Кларе совершить путешествие и навестить подругу. Между тем, Хайди учит Петера читать.

Клара приезжает в следующем году и проводит с Хайди чудесное лето. От козьего молока и свежего горного воздуха она чувствует себя всё лучше, но Петер из ревности сбрасывает её пустую инвалидную коляску с горы. Но Хайди пытается догнать коляску и падает за ней следом в обрыв. К счастью ее дедушка и Питер спасли ее .Клара от испуга за свою подругу встает. И все увидев это начинают учить ее ходить без коляски, и ей это удаётся. Бабушка и отец вне себя от радости, когда видят Клару идущей.

Богатая семья Клары обещает дать Хайди кров и обеспечить её, в случае, если по какой-либо причине дедушка будет это делать не в состоянии.