À Reno, au Nevada, la chanteuse de variétés Deloris est témoin d'un meurtre commis par le mafioso Vincent LaRocca. Elle alerte la police et apprend qu'une enquête va bientôt permettre l'arrestation du gangster. Mais en attendant, le détective Eddie Souther décide de cacher Deloris dans un couvent de San Francisco. Déguisée en nonne, la chanteuse s'habitue lentement mais difficilement aux règlements de la maison, non sans commettre quelques écarts de conduite. Soucieuse de la tenir occupée, la Mère supérieure lui confie la direction de la chorale. Deloris s'emploie alors à moderniser un peu le répertoire des religieuses. Pendant ce temps, Vincent met tout en oeuvre pour découvrir sa cachette.