這部音樂故事片是為迎接1957年在莫斯科舉行的
世界青年聯歡節而攝製的。
故事發生在義大利的一個港口。卡倫是一個漁民的兒子,桑娜是小酒店老闆的女兒。他們的父母都是來自亞美尼亞的移民,卡倫和桑娜從小青梅竹馬。在一個暴風雨的日子裡,卡倫為救失足落海的桑娜,遭到暴雨和海浪的襲擊而病倒了,病癒後卻不幸雙目失明。他有一副好歌喉,成年後就在小酒店以賣唱為生,並且以一首《心兒在歌唱》向桑娜傾訴心中的愛。酒店老闆禁止女兒再和卡倫往來。
過了幾年,卡倫父子決定回國,但不見桑娜來送行。桑娜被她父親鎖在房裡,等她設法跳出視窗趕到碼頭,輪船已經拔錨啟航。扶著舷欄站在甲板上的卡倫聽見桑娜的喊聲,激動萬分,高聲唱起了同名主題曲。明亮的天空,湛藍的海水,白色的客輪漸漸遠去,天地之間響徹這激動人心的愛的頌歌。
卡倫回到蘇聯亞美尼亞後,治癒了眼睛,又進了音樂學院學習聲樂,成了一名歌唱家。桑娜也在巴黎音樂學院鋼琴系畢業。她不顧父親的反對,毅然回到蘇聯尋找昔日的戀人。當時,莫斯科正舉行
世界青年聯歡節,她在廣播中聽到卡倫的歌聲,但當她趕到露天音樂會場,卡倫已經下台擠在觀眾群里為樂迷們簽名。桑娜找不到卡倫,情急智生,不顧一切奔上台去,在鋼琴上彈奏起《心兒在歌唱》的旋律。卡倫聽到這首熟悉的音樂——這一首隻屬於他和桑娜的歌,忙向台上望去。台上是一位陌生的姑娘(當初他曾失明),但他猜出她是誰。他隨著琴聲激動地唱了起來,一邊走上台去。一對歷經磨難的情侶終於在《心兒在歌唱》的歌聲中擁抱在一起。