Avec sa soeur Marie et Jeanne, une camarade de classe, Bernadette ramasse du bois mort pour le chauffage à l'extérieur de la ville de Lourdes ; alors qu'elle est restée en arrière, ses compagnes lui conseillent de ne pas s'aventurer dans la rivière froide près des grottes de Massabielle, de peur de tomber malade. Alors qu'elle est sur le point de traverser quand même, Bernadette est distraite par un souffle étrange et un changement dans la luminosité. En examinant la grotte, elle y trouve une belle dame debout dans la lumière brillante et tenant un chapelet de perles. Elle le raconte à sa soeur et à son amie, qui promettent de ne rien dire, mais, bien sûr, elles ne s'en privent pas et l'histoire se répand bientôt dans toute la ville. Beaucoup, y compris Bernarde, la tante de Bernadette, la croient et la défendent devant ses parents incrédules, mais Bernadette doit affronter seule les autorités civiles et religieuses. Questionnée à plusieurs reprises, elle s'en tient fermement à son histoire étrange et continue de revenir à la grotte comme la dame le lui a demandé. Elle brave le ridicule au moment où la dame lui dit de boire et de se laver à une source qui n'existe pas, mais elle creuse un trou dans le sol et utilise du sable mouillé et de la boue. L'eau commence ensuite à couler et manifeste des propriétés miraculeuses : des guérisons se produisent. La dame finit par s'identifier comme « l'Immaculée Conception ». Les autorités civiles essaient de faire déclarer folle Bernadette, tandis que l'Église veut une enquête en forme pour savoir si l'enfant est une simulatrice, une folle, ou si elle est sincère. Elles concluent que ce qu'elle a vu est bien réel.
Bernadette aurait préféré mener une vie normale, travailler et si possible se marier, mais du fait qu'elle a vu la Vierge Marie, la voilà forcée à la place de prendre le voile. Elle est soumise à une formation spirituelle qui pour être banale n'en est pas moins rigoureuse, et à des travaux pénibles. S'y ajoute la violence psychologique d'une maîtresse de novices froide et sinistre (une Gladys Cooper vraiment cadavérique) - son ancienne maîtresse d'école, jalouse dans son scepticisme de toute l'attention qu'on avait prêtée à Bernadette à la suite de ses visions. On diagnostique chez Bernadette une tuberculose osseuse, qui provoque chez elle une douleur intense, bien qu'elle ne se soit jamais plainte ni n'en ait parlé. La maîtresse de novices, pour laquelle la douleur et la souffrance constituent la seule voie vers le Ciel, finit par se rendre compte de la sainteté de Bernadette, demande pardon dans la chapelle, et devient une alliée de Bernadette. Comprenant qu'elle va mourir, Bernadette envoie chercher Mgr Peyramale (Charles Bickford), l'ancien curé de Lourdes qui, autrefois avait douté d'elle mais est devenu par la suite son allié le plus fidèle ; elle lui confie le sentiment de son indignité et son inquiétude de ne plus jamais revoir la dame. Mais celle-ci apparaît dans la chambre, en souriant et en lui tendant les bras. Seule Bernadette peut la voir, cependant, et avec un cri de « Je vous aime! », elle cherche à atteindre l'apparition et tombe morte.