小女孩第一次見到爺爺的時候，爺爺正在劈柴，兇巴巴地趕著她和姨媽，就算海蒂熱情地上前打招呼，爺爺還是一臉不耐煩。姨媽被爺爺的氣勢嚇到，哄海蒂留下，自己撒腿就跑了。
爺爺並不在乎眼前的小女孩，自顧自地進屋並鎖上了門。不論海蒂怎麼叫，爺爺就是不開門。眼看就要下雨了，海蒂只能去隔壁的羊圈裡睡了。
- 海蒂見爺爺來擠羊奶，笑嘻嘻地爬起來跟爺爺問好，爺爺沒搭理，給她舀了一點羊奶，海蒂樂呵呵地喝著奶，以為爺爺接受自己了。誰知爺爺下一句就說等會把她送走。海蒂擦了擦嘴，鬱悶地低下了頭。
海底的父母都去世了，由姨媽養大的，8歲的她已經被姨媽認為是累贅，所以來送給了爺爺。爺爺帶著海蒂來到牧師這裡，牧師說3天后再看看能不能找到好人家。
回到家之後，爺爺說海蒂想睡哪裡就睡哪裡。海蒂激動得滿屋子跑，一樓是爺爺睡的地方，她爬上二樓，看到上面全是鬆軟的草堆就興奮的不得了，決定就睡在草堆上了。
爺爺的小木屋只有一張椅子，海蒂只能坐在樓梯上吃飯。海蒂跟爺爺說他不想去其他地方，爺爺沒說話。
一天早上，海蒂被鈴鐺聲吵醒，爺爺說那是放羊的皮特。海蒂喝完羊奶，用溪水洗完臉，就跟上去了。
秋天的阿爾卑斯山像還是一片綠油油的，太陽照著草地似乎都在發亮，看著連綿不絕的群山，海蒂自由自在地奔跑著。小孩子之間的相識總是那麼簡單，一兩句話就能成為朋友。皮特帶海蒂去看土撥鼠，偷聽土撥鼠發出尖叫聲。
兩個小孩度過了美好快樂的3天。然而幸福時光總是短暫的，海蒂跟皮特說自己要走了。不過海蒂回到家之後，發現屋子裡多了一把新的木椅，是爺爺做的。她知道自己不用走了，一把抱住爺爺，爺爺愣了一下，海蒂又大喊著要跟皮特分享這件事，跑出去了。
冬天來了，皮特說自己要去上學了，春天才能上山放羊。山上白茫茫的一片，海蒂缺少唯一的夥伴，很不開心。於是爺爺做了一個雪橇，帶她來到皮特家裡。
海蒂看到雙目失明的皮特奶奶，山上的麵包很硬，沒有牙齒的奶奶啃不動麵包，海蒂很傷心。
就這樣，冬去春來。冰雪消融，萬物復甦，山上的植被又散發出草香，積攢了一個冬天的能量，阿爾卑斯山的一切都顯得更加有生氣。海蒂和爺爺的相處也越來越溫馨。
這天，海蒂和皮特在山上放羊，姨媽就來了，她跟爺爺說要帶她去一個富人家裡做陪讀，還能跟千金小姐一起上學。爺爺自然知道女人的心思，執意不肯，又把她趕走了。
沒想到姨媽偷偷去山上找到海蒂，騙她說爺爺不要她了，拉著她就走了，海蒂沒能跟爺爺道別。
爺爺看到皮特一個人回來，知道海蒂被帶走了，追到山下的小鎮，還是沒能追上。小鎮上的人對爺爺指指點點，原來所有人都以為爺爺是個殺人犯，為了逃避才住到山上，所以爺爺幾乎不跟什麼人有交流，鎮上的人也不待見他。爺爺的白髮顯得格外刺眼，緩緩地走走回家，剛剛的追趕幾乎耗費了他所有體力。他不知道海蒂去了哪裡嗎，也不知道那戶人家會怎麼對待海蒂。
原來是姨媽把她賣了，拿到錢之後她就走了。海蒂在一個完全陌生的環境，顯得有點侷促。幸好這個家裡的人都不算壞，富家千金克拉拉很快就和海蒂成為朋友了。海蒂後來才知道克拉拉因為無法接受母親去世，所以無法走路，只能一直坐在輪椅上。海蒂的任務就是讓克拉拉開心。
上崗第一天，8歲的海蒂在阿爾卑斯山自由慣了，完全不知道家大業大的富豪家中的規矩。吃飯的時候直接用手，被嚴肅的女管家一頓管教，來回踱步地跟海蒂說著條規，沒想到海蒂直接睡著了。
海蒂發現這個麵包很軟，於是每次吃飯都會多拿幾個藏在自己的衣櫃裡。
女管家不喜歡這個沒有規矩的小孩，打算等主人回來就送走她。
一天午休的時候，海蒂請求傭人幫忙開啟窗戶，但是一眼望過去，沒有看見一座山。她很失望，聽男管家說可能在不遠處的那座高塔上能看到，於是午休的時候，海蒂推著克拉拉來到那座高塔前。
海蒂擔心克拉拉，而克拉拉安慰海蒂，你可別管我了，趕緊的吧。海蒂興沖沖地爬上最高層，卻還是沒看到那座讓她做夢都想見的大山。她失落地下來之後發現克拉拉買了3只小貓崽。
女管家認為是海蒂把克拉拉帶壞了，想教訓一下海蒂，沒想到她對貓毛過敏，一個勁的打噴嚏，然而又不敢責怪克拉拉，只能把氣全撒在海蒂身上，她不但不讓海蒂吃晚飯，還讓海蒂在吃飯時間面壁思過。
隔天一早，海蒂換回自己的衣服準備離開，她覺得自己不適合這裡，她接的姨媽說過只要自己想走隨時可以走。不料剛走出房間就被女管家攔住，還打翻了海蒂的衣服，麵包灑落一地。克拉拉看到了這一幕，以為海蒂嫌棄自己才想走的，哭著推著輪椅走了。
克拉拉患上了心病，醫生告訴海蒂，只有她能解決幫助克拉拉。海蒂擔心朋友，決定再住一段時間。
富豪回來了，還有克拉拉的奶奶也來了。因為女管家說海蒂連拼音都不會，奶奶覺得是老師沒找對辦法，知道海蒂喜歡聽故事，就把故事講一半，說欲知後事如何，就得自己學習認字。強大的求知慾讓海蒂很快就能夠流利朗讀小故事。
克拉拉的奶奶離開後，海蒂心中的的思念達到崩潰邊緣。她開始夢遊，每天晚上都會開啟大門，望著阿爾卑斯山的方向站了一會才回床上。醫生跟富豪說，海蒂患上了嚴重的思鄉病，如果不把她送回去，後果很嚴重。富豪想到海蒂給女兒帶來這麼多歡樂，捨不得放她走。海蒂走了，克拉拉可能又會恢復之前沒有精神的狀態。
經過再三思慮，富豪讓男管家把海蒂送了回去，並給海蒂帶上一籃子軟麵包。克拉拉接受不了，不肯去送海蒂，海蒂把一個老鷹木雕留給克拉拉。
海蒂衣著光鮮地回到貧窮的小鎮，村民看她穿得好看，圍著她，欣賞她的鞋子，她的箱子，海蒂就提著麵包籃子跑了，其他的什麼都不要。
一聲爺爺震驚了正在修理房屋的老人，海蒂邊跑邊脫下繁瑣的裙子，奔向爺爺，爺孫兩緊緊相擁。
海蒂給克拉拉寫信，說爺爺帶她去鎮上住了，她可以上學了，她想克拉拉來找她玩。
於是克拉拉就真的來了，帶著一批人馬，克拉拉的奶奶也來了，爺爺看到奶奶，反而害羞起來，奶奶想讓克拉拉留在這裡玩幾天，爺爺答應了。
海蒂教克拉拉用手直接拿麵包，端碗喝奶，克拉拉也享受無拘無束的感覺。皮特因為海蒂經常陪著克拉拉玩，而忽略了他，就吃醋，就想惡作劇一下，偷偷將克拉拉的輪椅推下山坡，沒想到輪椅不受控制，直接滾到懸崖下了。皮特惹了大禍之後就跑了。
要出門的克拉拉和爺爺、海蒂三人找不到輪椅，爺爺看到皮特著急亂跑的身影猜中了真相，不過他什麼都沒說，揹著克拉拉來到山上。
海蒂讓克拉拉坐在石頭上等著，她過去跟皮特打招呼，叫他過來一起玩。克拉拉被滿山翠綠吸引，實在太美了，這時，一隻蝴蝶停在她的腳上，又很快飛走，克拉拉出神地站起來想跟著蝴蝶。海蒂一轉頭，興奮的歡呼，克拉拉能站起來了。皮特也是壞心辦了好事，他和海蒂扶著克拉拉慢慢地走，克拉拉多年的心病終於痊癒了。
幾天之後，富豪帶著奶奶來接克拉拉回家，本來一臉嫌棄鄉下的富豪看到女兒奇蹟般地走路過來時，才知道這個地方有多美麗。
《海蒂和爺爺》算是一部直擊心靈深處的溫情佳作，沒有大起大落的情緒波動，一切的發生都是那麼順其自然。
