In una notte piovosa nella Londra edoardiana, il professor Higgins, glottologo britannico di fama internazionale, si imbatte nella giovane e povera fioraia Eliza e ipotizza con il colonnello Pickering, esperto di dialetti indiani appena conosciuto, che in soli sei mesi riuscirebbe a far passare anche una ragazza come lei in una gran signora grazie alle sue lezioni di fonetica.

Mentre si allontana, Higgins lascia cadere con noncuranza qualche moneta nel cesto di Eliza e la fioraia davanti a quell’offerta comincia a fantasticare su una vita migliore. La mattina dopo si presenta nello studio del professor Higgins, chiedendogli di insegnarle a parlare come una signora, così che possa essere assunta da commessa in un negozio di fiori, e uscire dalla misera condizione di fioraia ambulante. Pickering sfida Higgins a mettere in pratica la sua affermazione della notte precedente e i due scommettono sulla buona riuscita del piano: entro sei mesi, Higgins avrà trasformato Eliza in una signora e la presenterà in società.

Il padre di Eliza, Alfred Doolittle, venuto a conoscenza del fatto si presenta alla porta di Higgins e lo accusa di avere intenzioni poco oneste con la figlia, ma è pronto a chiudere un occhio dietro un’offerta di cinque sterline. Higgins, meravigliato dalla prodigiosa parlantina dell’uomo e dalla sua completa mancanza di etica, gli concede i soldi e, ironicamente, lo raccomanda a un milionario americano che gli aveva chiesto il nome di un predicatore di buona morale. Intanto Eliza comincia le serratissime e spietate lezioni di dizione.

In attesa della prova finale al ballo dell’ambasciata, Higgins decide di portare Eliza all’Ippodromo di Ascot per testare i suoi progressi. Sono ospiti della madre del professore, la signora Higgins, ed Higgins prega la donna di tenere la conversazione su due soli argomenti: il meteo e la salute di tutti.

All’inizio Eliza fa un figurone, ma poi si distrae guardando le corse e si tradisce urlando nella sua solita parlata cockney. Higgins la trascina via, ma Eliza ha già fatto breccia nel cuore di Freddy Eynsford-Hill, che si presenta a casa di Higgins, viene respinto, ma imperterrito resta fuori dalla porta. La sera del ballo all’ambasciata è un successo: Eliza è talmente raffinata ed impeccabile che la Regina di Transilvania la fa danzare con il figlio. Ma il fonetista ungherese Zoltan Karpathy, ex studente di Higgins, intende indagare sulla provenienza della ragazza e la avvicina per carpire informazioni. Higgins lascia che Eliza danzi con Karpathy per mettere alla prova il talento del rivale e scoprire se la preparazione della fioraia è tale da superare l’esame più scrupoloso. Tornati a casa, Higgins e Pickering si congratulano del successo e ridono alle spalle di Karpathy, che ha creduto che Eliza fosse una principessa ungherese, dato che il suo inglese era troppo perfetto per essere davvero una britannica. Higgins è anche sollevato dal fatto che l’esperimento è finalmente finito. Eliza comincia a sentirsi usata e trascurata e, quando Higgins le chiede di portargli le ciabatte, la fioraia gliele scaglia contro.

Higgins accusa la ragazza di essere un’ingrata, Eliza se ne va, furiosa. Fuori dalla casa trova Freddy, sempre in attesa, che continua invano a parlarle del suo amore. Eliza stanca di sentire parole chiede prove concrete. Freddy ed Eliza vanno a Covent Garden, ma i vecchi amici cockney della ragazza non la riconoscono e la scambiano per una signora; Eliza capisce di non appartenere più a quel mondo. L’unico a riconoscerla è il padre Alfred, che nel frattempo è “caduto in disgrazia” e diventato borghese: infatti il milionario americano gli ha concesso quattromila sterline annuali per i suoi servizi da predicatore moralista e Doolittle è costretto ad assumere, con suo rammarico, una rispettabilità borghese. È inoltre costretto a sposare la donna con cui convive e si avvia al suo addio al celibato.

Senza Eliza, Higgins è distratto e confonde anche le cose più semplici della sua routine quotidiana. Si reca dalla madre per chiederle consiglio ed è sorpreso nel trovarvi Eliza.

Mrs Higgins li lascia soli e finalmente i due si confrontano: Eliza si dimostra cambiata, gli dice di non aver più bisogno di lui e si considera una sciocca per aver creduto di averne avuto. Higgins è colpito dal cambiamento di Eliza e le chiede di tornare da lui, ma la ragazza rifiuta e gli dice che non la vedrà mai più.

Mentre cammina verso casa, Higgins realizza quanto siano profondi i suoi sentimenti per Eliza. Arrivato a casa, riascolta con commozione il disco che ha registrato con la voce di Eliza la prima mattina in cui è venuta nel suo studio. Eliza entra in stanza e finisce la frase lasciata a metà nell’incisione con il suo vecchio accento cockney. Higgins è sorpreso e, in un finale che lascia aperti più scenari, chiede alla ragazza dove diavolo siano le sue ciabatte.