Сюжет разворачивается в Зальцбурге — живописном австрийском городе, который становится свидетелем грядущих потрясений перед началом Второй мировой войны. Молодая сирота по имени Мария приезжает в женский монастырь и мечтает посвятить себя богослужению, стать монахиней. Однако ее открытость, живая энергия и любовь к музыке резко контрастают с суровыми монастырскими правилами, и настоятельница понимает: такой путь не соответствует юной послушнице. Ей предлагают иной путь — стать гувернанткой в доме военного офицера, преданного своей стране, вдовца, воспитывающего семерых детей. Мария берется за воспитание ребят, учит их дисциплине, порядку и радости жизни, и ее музыкальный дар постепенно наполняет дом мелодиями и теплом. Под руководством хозяйки и под влиянием юной наставницы дети начинают раскрываться, а суровый отец постепенно узнает в Марии друга, наставницу и источник вдохновения. По мере того как в их семье воцаряется доверие и смех, над Австрией нависают политические тучи, и любовь к жизни и музыке становится связующим звеном, помогающим пережить тревожные времена.
Фильм снят по мотивам бродвейского мюзикла «Звуки музыки» (The Sound of Music, 1959). Сам мюзикл основан на книге Марии Аугусты Трапп «Семья певцов фон Трапп» (The Story of the Trapp Family Singers, 1949).
Поначалу предполагалось, что фильм снимет Уильям Уайлер, который уже приступил к подбору мест для натурных съемок и начал работать со сценарием. Однако он собирался ставить совсем другую — и по духу, и по стилю — картину. Так, например, в одной из сцен, согласно его замыслу, танки должны были крушить стены.
Заменивший Уайлера Роберт Уайз рассматривал кандидатуру Юла Бриннера на роль капитана фон Траппа. Среди претендентов на роль фон Траппа значились Шон Коннери и Ричард Бёртон.
На роли детей пробовались юные Курт Расселл, Ричард Дрейфус, Вероника Картрайт, Пэтти Дьюк и четверо участников группы Osmond Brothers. Во время проб выяснилось, что Дрейфус не умеет танцевать.
Когда у 8-летней Дебби Тернер во время съемок стали выпадать зубы, ей пришлось вставить искусственные.