La obra está precedida por un prefacio escrito por el autor. En este, Shaw afirma que, en Inglaterra, la lengua inglesa está siendo profundamente deformada, al punto de que se está volviendo incomprensible. Según él, este problema puede resolverse con una buena educación lingüística. Afirma entonces que su obra tiene la intención pedagógica de demostrar, efectivamente, que esto es posible.
El primer acto comienza en las calles de Londres. Llueve torrencialmente. Bajo el mismo techo se reparan de la lluvia Enrique Higgins, la familia Eynsford Hill (Freddy, su hermana Clara y su madre) y el Coronel Pickering. Aún no se conocen entre sí. Freddy sale a buscar un taxi y choca accidentalmente con una florista, tirando todas sus flores al piso. La florista se enoja, se queja con un lenguaje sumamente vulgar, lleno de jergas callejeras. Mientras sucede esta discusión, Enrique Higgins toma notas. Cuando los otros lo advierten y le preguntan qué está haciendo, Higgins deslumbra a todos diciéndoles dónde nació cada uno de acuerdo a su acento. Se descubre que Higgins es un reconocido lingüista, al igual que el Coronel Pickering. De hecho, Pickering llegó a la ciudad a buscarlo a él y lo encuentra aquí de casualidad. Pickering y Higgins acuerdan juntarse al día siguiente para compartir sus trabajos. Antes de irse, Higgins llena la canasta de la florista con dinero.
Al día siguiente, Higgins y Pickering están compartiendo sus estudios en la casa de Higgins cuando llega, sorpresivamente, Elisa Doolitle, la florista. Quiere lecciones de inglés para mejorar su modo de hablar. Higgins se niega, pero finalmente acepta cuando Pickering le hace una apuesta que consiste en lograr que Mrs. Doolitle hable como si fuera la mujer de un embajador. Higgins obliga a Mrs. Doolitle a que se quede en su casa. Ordena que la bañen y la vistan bien. En eso, aparece Alfredo Doolitle, que exige algún tipo de recompensa porque se quedaron con su hija. Habla con mucha locuacidad pese a ser pobre. Higgins le da cinco libras y Alfredo se va, contento.
A los pocos meses, Higgins, Pickering y Mrs. Doolitle van de visita a la casa de la madre de Higgins, Mistress Higgins. El objetivo de la visita es demostrar los avances de Elisa. Sin embargo, los Eynsford llegan de visita al mismo tiempo. Freddy se enamora inmediatamente de Elisa. Elisa habla de modo refinado pero tiene algunas expresiones vulgares y sus temáticas dejan en evidencia su condición social. Clara cree que hablar de esa manera es la nueva moda. Higgins se apresura a llevarse a Elisa antes de que diga cualquier cosa que la deje expuesta.
A la medianoche, en la casa de Higgins, Elisa está totalmente enfurecida con él. No sabe qué será de ella cuando termine el experimento. Higgins no puede calmarla y tienen una fuertísima discusión.
A la mañana siguiente, Higgins y Pickering llegan desesperados a la casa de Mistress Higgins. Elisa se escapó de su casa. Justo en ese momento reaparece Alfredo Doolitle, vestido como una persona adinerada. Explica que luego de tener aquella primera conversación con Higgins, recibió una carta de un millonario lingüista al que Higgins le había recomendado que le escribiera a Doolitle, ya que era un ejemplar único. Doolitle trabajó con este millonario, que, al morir, le legó su fortuna y la responsabilidad social de su fundación lingüística. Dooliltle lamenta ser millonario; preferiría vivir como antes. Ahora, entre otras cosas, tiene que casarse con la mujer con la que vive hace años.
Entonces entra en escena Elisa, que, tras escapar, se había refugiado en la casa de Mistress Higgins. Tras sorprender a su hija con su nueva vestimenta, Doolitle se va de la escena, no sin antes invitarlos a todos a su boda. Higgins y Elisa quedan solos. Elisa pretende dejar de vivir con él y Pickering y empezar a trabajar por su cuenta dando clases de fonética. Además, afirma que Freddy le escribe todos los días cartas de amor. Higgins le ruega que se quede viviendo con él y Pickering como “tres solteros”. Mistress Higgins reaparece vestida para ir a la boda y se lleva con ella a Elisa. Elisa se despide de Higgins y la obra termina.
En el epílogo, Shaw afirma que decidió no terminar su obra con un romance entre Elisa y Higgins, como pasa en tantas obras inverosímiles de la época. Narra lo que sucedió después de la obra con los personajes. Elisa se casó con Freddy y ellos, gracias a una donación de Pickering, abrieron una florería. Al principio les fue mal, pero luego tomaron clases de contabilidad y el negocio fue un éxito. Además, Shaw cuenta que Clara se convirtió en una snob, sin ningún tipo de propósito en la vida.
