La película está basada en las anotaciones que la joven judía Ana Frank, interpretada aquí por Millie Perkins, dejó reflejadas en su diario durante la persecución nazi que tuvo lugar durante la Segunda Guerra Mundial.
La familia Frank, compuesta por Otto, Edith y sus dos hijas, Ana y Margot, es de origen alemán, pero estallada la guerra deciden huir a Ámsterdam. Gracias a unos amigos consiguen esconderse en un pequeño ático cuya puerta está camuflada tras una estantería. En un inicio la familia vive sola en este reducido escondrijo, pero más tarde se unen a ellos el matrimonio Van Daan y su hijo Peter. Desde el exterior les suministran todo lo necesario para sobrevivir.
Durante los dos largos años que vivieron en este lugar experimentaron situaciones de verdadero miedo y horror hacia la Gestapo, pero también las relaciones personales que se establecieron durante la convivencia dieron lugar a buenos y malos momentos reflejados con gran detalle en este filme.