Het toneelstuk vindt plaats in Londen. Op een zomeravond stroomt de regen uit de emmer. Voorbijgangers rennen naar de Covent Garden Market en naar de portiek van St. Pavel, waar verschillende mensen al hun toevlucht hebben gezocht, waaronder een oudere dame met haar dochter, zijn in avondjurken aan het wachten op Freddie, de zoon van de dame, om een taxi te vinden en hen te komen halen. Op één na kijken alle mensen met een notitieboekje gretig in de stromende regen. Freddie verschijnt in de verte, hij vindt geen taxi en rent naar de portiek, maar onderweg komt hij op een bloemenmeisje terecht, zich haastend om zich te verstoppen voor de regen, en slaat een mand met viooltjes uit haar handen. Ze barst uit in misbruik. Een man met een notitieboekje schrijft haastig iets. Het meisje klaagt dat haar viooltjes zijn verdwenen en smeekt de kolonel die daar staat om een boeket te kopen. Dat, om er vanaf te komen, geeft haar een kleinigheid, maar neemt geen bloemen. Een van de voorbijgangers trekt de aandacht van het bloemenmeisje, een slordig gekleed en ongewassen meisje, dat een man met een notitieboekje duidelijk naar haar krabbelt. Het meisje begint te jammeren. Hij verzekert echter dat hij niet van de politie is en verrast alle aanwezigen door de oorsprong van elk van hen nauwkeurig te bepalen aan de hand van hun uitspraak.
De moeder van Freddy stuurt haar zoon terug om een taxi te zoeken. Al snel stopt de regen echter en gaan zij en haar dochter naar de bushalte. De kolonel is geïnteresseerd in de capaciteiten van een persoon met een notebook. Hij stelt zich voor als Henry Higgins, bedenker van het Universal Higgins-alfabet. De kolonel is de auteur van het boek 'Conversational Sanskrit'. Achternaam is zijn pickering. Hij woonde lange tijd in India en kwam speciaal naar Londen om professor Higgins te ontmoeten. De professor wilde ook altijd de kolonel ontmoeten. Ze staan op het punt om met de kolonel in het hotel te gaan eten als het bloemenmeisje haar weer begint te vragen bloemen te kopen. Higgins gooit een handvol munten in haar mand en vertrekt met de kolonel. Het bloemenmeisje ziet dat ze nu, naar haar maatstaven, enorm veel bezit. Als Freddy aankomt met een taxi die hij uiteindelijk heeft gepakt, stapt ze in de auto en verlaat ze de deur met een geluid.
De volgende ochtend laat Higgins kolonel Pickering thuis zijn fonografische apparatuur zien. Plots meldt de huishoudster van Higgins, mevrouw Pearce, dat een heel eenvoudig meisje met de professor wil praten. Het bloemenmeisje van gisteren komt binnen. Ze stelt zich voor als Eliza Doolittle en meldt dat ze fonetische lessen van de professor wil volgen, omdat ze met haar uitspraak geen baan kan krijgen. De dag ervoor hoorde ze Higgins zulke lessen geven. Eliza is er zeker van dat hij het er graag mee eens zal zijn om het geld dat hij gisteren in haar mand heeft gegooid zonder te kijken uit te werken. Praten over dergelijke bedragen is natuurlijk belachelijk voor hem, maar Pickering biedt Higgins een weddenschap aan. Hij moedigt hem aan om te bewijzen dat hij, zoals hij de dag ervoor verzekerde, binnen een paar maanden een straatbloemenmeisje in een hertogin kan veranderen. Higgins vindt dit aanbod verleidelijk, vooral omdat Pickering klaar is om, als Higgins wint, de volledige kosten van Eliza's lessen te betalen. Mevrouw Pierce leidt Elisa naar de badkamer.
Na enige tijd komt Eliza's vader naar Higgins. Hij is een vuilnisman, een simpele man, maar hij maakt indruk op de professor met zijn natuurlijke welsprekendheid. Higgins vraagt Doolittle om toestemming om zijn dochter thuis te houden en geeft hem daarvoor vijf pond. Als Eliza verschijnt, al gewassen in een Japanse badjas, herkent de vader zijn dochter aanvankelijk niet eens. Na een paar maanden brengt Higgins Eliza, net op haar dag van ontvangst, naar het huis van haar moeder. Hij wil weten of het al mogelijk is om een meisje kennis te laten maken met de seculiere samenleving. Mevrouw Higgins bezoekt mevrouw Ainsford Hill met haar dochter en zoon. Dit zijn precies de mensen met wie Higgins stond onder de portiek van de kathedraal op de dag dat hij Eliza voor het eerst zag. Ze zullen het meisje echter niet herkennen. In het begin gedraagt Eliza zich en praat ze als een hooggeboren dame, en daarna vertelt ze over haar leven en gebruikt ze straatuitdrukkingen zodat alle aanwezigen alleen maar verbaasd zijn. Higgins doet alsof dit een nieuw seculier jargon is, waardoor de situatie gladder wordt. Eliza verlaat de menigte en laat Freddie vol vreugde achter.
Na deze ontmoeting begint hij Eliza-brieven in tien pagina's te sturen. Nadat de gasten zijn vertrokken, strijden Higgins en Pickering met elkaar, vertellen mevrouw Higgins enthousiast over hoe ze met Eliza omgaan, hoe ze haar leren, haar naar de opera brengen, naar tentoonstellingen en zich kleden. Mevrouw Higgins vindt dat ze het meisje als een levende pop behandelen. Ze is het eens met mevrouw Pierce, die gelooft dat ze 'nergens aan denken'.
Een paar maanden later namen beide onderzoekers Eliza mee naar een grootse receptie, waar ze een duizelingwekkend succes was, iedereen nam haar mee voor de hertogin. Higgins wint de weddenschap.
Thuisgekomen geniet hij van het feit dat het experiment, waar hij al moe van was geworden, eindelijk voorbij is. Hij gedraagt zich en spreekt op zijn gebruikelijke onbeleefde manier, zonder ook maar enige aandacht aan Eliza te schenken. Het meisje ziet er erg moe en verdrietig uit, maar is tegelijkertijd oogverblindend mooi. Het valt op dat er irritatie in ophoopt.
Uiteindelijk komt ze Higgins tegen met zijn schoenen. Ze wil dood. Ze weet niet wat er met haar zal gebeuren, hoe ze moet leven. Ze werd tenslotte een heel ander persoon. Higgins zorgt ervoor dat alles in orde komt. Ze slaagt er echter in hem te beledigen, uit balans te brengen en daardoor zichzelf op zijn minst een beetje te wreken.
'S Nachts loopt Eliza van huis weg. De volgende ochtend verliezen Higgins en Pickering hun hoofd als ze zien dat Eliza weg is. Ze proberen haar zelfs te vinden met hulp van de politie. Higgins voelt zich zonder Eliza als zonder armen. Hij weet niet waar zijn bezittingen zijn, noch welke dingen hem die dag zijn toegewezen. Mevrouw Higgins arriveert. Vervolgens rapporteren ze over de komst van vader Eliza. Dolittle is veel veranderd. Nu ziet hij eruit als een welvarende burgerij. In verontwaardiging valt hij Higgins aan omdat hij door zijn schuld zijn levensstijl moest veranderen en nu veel minder vrij moest worden dan voorheen. Een paar maanden geleden bleek dat Higgins aan een miljonair, die wereldwijd afdelingen van de League of Moral Reforms oprichtte, aan Amerika schreef dat Doolittle, een eenvoudige aaseter, nu de meest originele moralist in heel Engeland is. Hij stierf en voor zijn dood schonk hij Doolittle een aandeel in zijn vertrouwen voor drieduizend jaarinkomen, op voorwaarde dat Doolittle tot zes lezingen per jaar zou geven in zijn League of Moral Reforms. Hij betreurt dat hij vandaag bijvoorbeeld zelfs officieel moet trouwen met degene met wie hij al jarenlang geen relatie heeft gehad. En dit alles komt omdat hij nu gedwongen wordt om eruit te zien als een respectabele burger. Mevrouw Higgins is erg blij dat de vader eindelijk voor zijn gewijzigde dochter kan zorgen, zoals ze verdient. Higgins wil echter niets horen over 'terugkeren' naar Doolittle Eliza.
Mevrouw Higgins zegt dat ze weet waar Eliza is. Het meisje stemt ermee in om terug te keren als Higgins haar om vergeving vraagt. Higgins gaat er op geen enkele manier mee akkoord. Eliza komt binnen. Ze bedankt Pickering voor zijn behandeling van haar als een nobele dame. Hij was het die Eliza hielp veranderen, ondanks het feit dat ze in het huis van een onbeleefde, slordige en slecht gefokte Higgins moest wonen. Higgins is verbaasd. Eliza voegt eraan toe dat als hij haar blijft 'verpletteren', ze naar professor Nepin, de collega van Higgins, zal gaan en zijn assistent zal worden en hem zal informeren over alle ontdekkingen die Higgins heeft gedaan. Na een golf van verontwaardiging merkt de professor dat haar gedrag nu nog beter en waardevoller is dan toen ze naar zijn spullen keek en hem pantoffels bracht. Nu weet hij zeker dat ze niet alleen als twee mannen en één stom meisje kunnen samenwonen, maar ook als 'drie vriendelijke oude vrijgezellen'.
Eliza gaat naar de bruiloft van haar vader. Blijkbaar zal ze nog steeds in het huis van Higgins wonen, omdat ze erin is geslaagd zich aan hem te hechten, zoals hij aan haar, en alles zal met hen doorgaan zoals voorheen.