Rodzeństwo Cuthbertów (przyprószeni siwizną prości ludzie), dokładnie Maryla i Mateusz, postanawiają zaadoptować z sierocińca chłopca. Jednakże ze względu na pomyłkę do ich posiadłości przybywa dziewczynka o imieniu Ania. Pierwej myślą o odprawieniu jej, ale po zastanowieniu pani Maryla decyduje, iż Ania Shirley zamieszka z nimi. O dziwo ucieszyło to pana Mateusza, który zwykle nie lubił towarzystwa kobiet, w tym tak młodych, ale tę sierotę polubił od razu. Dziewczynka szybko się u nich zadomowiła i pokochała swoich nowych opiekunów.
Dzierlatka ta okazała się nader żywiołowym i oryginalnym dzieckiem. Do tego niezmiernie gawędziarska i obdarzona niezmierzoną wyobraźnią. Spotyka ją wiele ciekawych przygód. Zrazu wpada w kłopoty. A to przypadkowo upija przyjaciółkę winem porzeczkowym, a to zmienia kolor włosów i finalnie zamiast rudych ma… zielone zamiast czarnych. Jakby tego było mało, częstuje gości sosem z półmiska, w którym była utopiona mysz. Na jej szczęście udawało jej się wychodzić cało z tychże i podobnych perypetii.
Milusińska udowodniła jednak, iż jest pracowita, uzdolniona i uczynna, a do tego systematyczna i przykładna. Zostaje najlepszą uczennicą w szkole, a później w seminarium. Zdobywa uznanie wśród dorosłych i równolatków. Pewnego dnia ratuje małą, chorującą na dławiec, siostrzyczkę swojej przyjaciółki, więc tak staje się bohaterką.
Osobnym wątkiem książki jest znajomość dominującej postaci z Gilberthem. Nieco starszy od niej kolega na początku ich relacji przezwał ją w szkole „marchewka”, przez co dziewczyna mocno się na niego obraziła. Od tego momentu stał się dla niej wrogiem i rywalem w nauce. Długo musiał zabiegać o jej wybaczenie.
Ania miała zacięcie nie tylko do zdobywania wiedzy, ale i literacki. Potrafiła wspaniale recytować utwory poetyckie. Z czasem też coraz bardziej poważnieje i zamierza podjąć studia na uniwersytecie. Wówczas jednak, na skutek nieszczęść, decyduje się zmienić plany. Okazało się bowiem, iż bank zbankrutował i wszelkie oszczędności zostały utracone, a do tego umiera na zawał Mateusz. Na domiar tego Maryla otrzymuje smutną wieść na temat kondycji jej zdrowia – grozi jej ślepota. Przysposobiona pannica dorosła i zostaje w Avonlea, by opiekować się chorą kobieciną.
Gilbert odstępuje jej swoją posadę w szkole, gdyż dobrze wie, iż jej jest ona bardziej potrzebna. Wie, że przyjaciół poznaje się w biedzie, więc godzi się z nim i zostaje pedagogiem.