Nella vivace Parigi del XIX secolo, Mamselle Nitouche è una giovane suora con una straordinaria passione per la musica e il teatro. La sua vita monotona all'interno del convento viene stravolta quando scopre un gruppo di musicisti locali in cerca di una nuova cantante per il loro spettacolo. Decidendo di mascherarsi e unirsi a loro, Mamselle Nitouche si ritrova coinvolta in una serie di situazioni esilaranti e malintesi, mentre cerca di mantenere il segreto sulla sua vera identità. Ma la tensione cresce quando il convento e le sue regole rigide incominciano a mettere a rischio la sua doppia vita.