Durant l'été 1958, Sandy Olsson, une lycéenne australienne en vacances aux États-Unis, rencontre Danny Zuko, le chef de la bande des T-Birds. Leur amour est cependant interrompu par la fin des vacances : Sandy doit retourner en Australie. Toutefois, le hasard fait que Sandy reste en Amérique et qu'elle intègre le lycée Rydell, l'établissement où étudie Danny. Elle y rencontre un groupe de filles, les « Pink Ladies », mené par Betty Rizzo. Sans savoir qu'ils sont si proches l'un de l'autre, Danny et Sandy racontent à leurs amis, chacun de leur côté, leur amour de vacances. Danny et Sandy finissent par se rencontrer et décident de reprendre leur relation, bien que tout les oppose à l'école...