Depois de ser expulsa de uma escola tradicional por ser considerada "problemática", Totto-chan, uma menina hiperativa de 7 anos, é admitida na Tomoe Gakuen, instituição cujo método de ensino permite que as crianças sejam mais independentes. Em meio à atmosfera de insegurança provocada pela entrada no Japão na Segunda Guerra Mundial, o ambiente de liberdade e os fortes laços que ela desenvolve com o diretor da escola e com Yasuaki, um colega com poliomielite, Totto-chan aprende valiosas lições sobre solidariedade, empatia e responsabilidade.