Denise de Flavigny, una joven estudiante de convento, descubre la doble vida del organista Célestin, que le enseña música en el convento. En secreto, compone operetas populares para su amante Corinne. Célestin visita la ciudad para presenciar el estreno de su última obra; Denise también escapa del convento. Tras una pelea con Célestin, Corinne se marcha y, en su lugar, aparece Denise, que toma el nombre de Mam'zelle Nitouche. Denise se enamora de Fernand, un apuesto joven soldado. Tanto Denise como Célestin son confundidos con soldados ausentes sin permiso y enviados a un campamento militar. Una serie de coincidencias trae felicidad a todos los implicados.
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