Durant l'été 1958, Sandy Olsson (Olivia Newton-John), une lycéenne australienne en vacances aux États-Unis, rencontre Danny Zuko (John Travolta), le chef de la bande des T-Birds. Leur amour est cependant interrompu par la fin des vacances car Sandy doit retourner en Australie.

Toutefois, le hasard fait que Sandy reste en Amérique et qu'elle intègre en dernière année le lycée Rydell High, le même établissement que celui où étudie Danny. Elle y rencontre un groupe de filles, les Pink Ladies (les « Dames roses »), mené par Betty Rizzo. Sans savoir qu'ils sont tout proches, Danny et Sandy racontent, chacun de son côté, à ses amis, son amour de vacances. Danny et Sandy finissent par se rencontrer et décident de reprendre leur relation bien que tout les oppose à l'école.