불경기가 계속되자 파산 상태인 무대 감독 줄리앙 마쉬는 뮤지컬 코미디 ‘귀여운 숙녀’의 연출 제의를 쾌히 승낙한다. 심하게 병을 앓던 처지라 여생을 편하게 지낼 돈이 필요했기 때문에 그는 쇼의 성공 여부에 연연해한다. 주역을 뽑는 테스트 결과 도로시와 빌리가 선발된다. 연극에서 이미 여러차례 비중있는 역을 해낸 도로시는 제작자 애브너 딜런의 개인적 선택으로 행운을 잡았으며 빌리 또한 잘 알려진 젊은 유망주.
빌리는 브로드웨이 극단에 전혀 경험이 없는 어린 페기에게 호감을 갖게 된다. 그래서 그는 코러스 테스트가 있자 긴장하지 않도록 그녀를 도와주는데 테스트 결과 페기, 안무가의 결프랜드 애니 그리고 로레인이 역할들을 맡게 된다.
그러던 어느날 연출 책임자 마쉬는 도로시가 애브너를 속이고 전 애인인 팻과의 관계를 계속하고 있다는 걸 알게 된다. 그는 제작자인 애브너가 이 사실을 알고 쇼의 후원을 철회한 것을 겁내 사람을 사서 팻에게 폭력을 휘두른다.
주일의 연습 기간이 눈깜짝할 사이에 지나가고 공연팀은 필라델피아에서 첫 공연을 하도록 계획되었다. 그러던 중 도로시는 우연히 팻이 다정하게 페기와 이야기 나누는 것을 목격한다. 둘의 사이는 그저 친구에 불과했지만 질투심을 참지 못한 도로시는 그날밤 그녀의 방에 들어온 애브너를 쫓아내버린다. 화가 날대로 난 애브너는 마쉬에게 쇼의 후원을 철회하겠다고 말한다. 마쉬는 애브너에게 쇼가 끝날 때까지 기다려 준다면 도로시가 분명 사과할 것ㅇ라고 애브러를 달랜다.
한편 페기는 작가들의 귓속말을 엿듣게 되는데, 마쉬가 팻을 내쫓기 위해 또 한번 구실을 만들거라는 얘기였다. 곧바로 도로시의 방으로 간 페기는 자기가 들은 말을 전해준다. 자제력을 잃은 도로시는 날뛰다가 발목을 다치기에 이른다. 다음날 애브너는 새로운 주역으로 애니를 발표하는데 놀랍게도 행운을 사야 한 애니는 그 자리를 페기에게 넘긴다. 다섯시간 동안 마쉬는 페기의 연기, 노래, 춤을 가다듬어 주는데 총력을 기울인 덕분에 그녀는 금세 세련된 연기를 하게 된다.
정교한 연기와 더불어 공연은 대성공을 거두고 페기는 화려한 스포라이트 속의 히로인으로 떠오른다. 공연이 끝난 후 지친 표정으로 복도 계단에 걸터앉아 있는 마쉬에게 얘기 소리가 들려온다. “마쉬는 아마 자기가 페기를 발견했다고 말할테지. 어떤 사람들은 또 좋은 기회를 얻을 테고 말이야.”
