解放前的华北农村。贫苦佃农
杨白劳早年丧妻，膝下一女名
喜儿，相依度日。邻居王大婶及其子王大春常给杨家父女多方照顾，两家融洽和还重利，被黄世仁威逼在喜儿的卖身契上画押。杨白劳痛不欲生，回家后饮盐卤自尽。喜儿被抢入黄宅后，受尽折磨。黄世仁为斩断喜儿对大春的情丝，夺回王家租地，驱逐王大婶母子，又伺机将喜儿奸污。大春救喜儿未成，投奔红军。喜儿在黄家女佣张二婶的帮助下逃离虎口。
后独自入深山穴居，餐风宿露。日久，一头
青丝变成白发。喜儿因常至破庙中取供品充饥，被村人视为“白毛仙姑”下凡显灵。
抗日战争爆发后，大春随八路军回到家乡。此时，黄世仁借村人迷信，制造“白毛仙姑”降灾谣言惑众，留乡工作的大春为发动减租减息，提高群众觉悟，亲往跟踪查探，竟在山洞中与喜儿相逢。在全村公审会上，黄世仁、穆仁智二人受到严惩。喜儿绝路逢生后，白发复换青丝，终于和大春喜结良缘。
本片故事来源于一个富有传奇色彩的民间传说。它以主人公的命运概括了旧社会亿万农民倍受压迫的苦难历史，并以此来说明，封建的剥削制度“使人变成鬼”，劳动人民作主的新社会”使鬼变成人”。影片以革命现实主义的创作方法，成功地塑造了喜儿的形象。她不只是旧社会剥削压迫和苦难的承受者，而且还是劳动人民反抗精神的体现者，因而具有鲜明的时代特征和典型意义。杨白劳、大春、张二婶以及反派人物黄世仁、穆仁智等，也给观众留下深刻的印象。影片从整体构思到艺术形式都具有鲜明的民族风格。它以比兴的手法，结合蒙太奇的运用、情绪的对照及情节的呼应，获得了强烈的艺术效果，既有力地烘托了人物命运和性格，又深化了主题。在音乐方面，它借鉴同名歌剧所长，又有所发展，富有民歌风味的韵词和曲调，和谐优美，为本片增添了艺术光彩。该片的成就和特点，使《白毛女》成为新中国电影探寻民族风格的重要作品。