Le film commence avec Annie rêvant d'une vie meilleure. Un jour, un magnat des affaires riche et excentrique nommé Benjamin "Ben" Stack, joué par Jamie Foxx, rencontre accidentellement Annie alors qu'il se promène dans les rues de New York et est immédiatement frappé par son charme et son optimisme. Ben décide d'accueillir Annie pour Noël, ce qui déclenche une folle aventure pour Annie alors qu'elle s'adapte à sa nouvelle vie de luxe.
Tout au long du film, la présence d'Annie commence à inspirer et à apporter des changements positifs dans la vie de ceux qui l'entourent, notamment Ben et son personnel de maison Grace (Rose Byrne) et Guy (Bobby Cannavale). Pendant ce temps, Miss Hannigan, furieuse de la bonne fortune d'Annie, complote pour la récupérer en recourant à divers stratagèmes comiques avec son frère intrigant, Rooster (Craig T. Nelson) et sa petite amie Lily (Adepero Oduye).
Alors que le séjour d'Annie avec Ben se prolonge au-delà des vacances, une campagne politique menée par l'impitoyable secrétaire de Ben, Guy Danlily, menace de perturber leur nouveau bonheur. L'optimisme inébranlable d'Annie joue un rôle crucial dans le retournement de la situation, alors qu'elle finit par unir sa nouvelle famille et expose la vérité derrière les plans sournois de Danlily.
Annie présente des chansons emblématiques et appréciées de la comédie musicale originale, notamment « Tomorrow », « It's the Hard Knock Life » et « Maybe ». C'est une histoire réconfortante sur le courage, l'optimisme et le pouvoir transformateur de l'amour et de l'amitié.