再びシスター・メアリー・クラレンスとして僧服に身を包むことになったデロリスは、歌手としての経験と聖キャサリン修道院を聖歌隊で立て直した経験を買われて音楽クラスの担任として着任するが、さしもの彼女も生徒たちの悪童ぶりに翻弄され早々に匙を投げそうになる。しかし、ふとしたことから学校が今学期いっぱいで閉鎖されることを知って本腰を入れて事態の解決に取り組むことを決め、状況を打開するためにシスターたちと共に本格的な改革に乗り出していく。その中で、デロリスに反感を抱いたクラスの中心的存在の少女リタは級友たちを焚きつけて授業を放棄させようとするが、誰にもついてきてもらえず孤立して出ていく。デロリスは子供たちに歌の才能の片鱗を見出して聖歌隊の結成を提案し、課外授業としてシスターたち聖歌隊のパフォーマンスを見せに行く。子供たちの反応は今一つであったが、無断で子供たちを外へ連れ出したことで校長から注意をうけるデロリスの様子を盗み見て学校の閉鎖を知り、学校を盛り上げる一助になればとの思いから徐々に乗り気になっていく。
礼拝堂で親友のターニャと一緒に歌を歌っているリタを偶然見かけたロバートは、リタが深い悩みを抱えていて歌いたくても歌えない状況に置かれていることを知る。リタは自分を女手一つで育ててくれた母親に「もっと現実を見ろ」と言いつけられ歌手になる夢を否定されていたのだ。諦めきった様子で何もできやしないと言い切る彼女に対し、ロバートは若いのだから可能性を決めつけてはいけないと諭すが、リタは拒絶して立ち去る。ロバートはデロリスにリタの窮状を伝え、自分自身がデロリスの導きで殻を打ち破れた経験からリタを助けてあげて欲しいと願う。デロリスは渋い顔をしつつその願いを引き受け、リタにリルケの詩集『若き詩人からの手紙』を託し、激励の言葉と共に読むように言い残して去っていく。素直に本を読んだリタは考えた末に音楽クラスに戻る。全員揃った聖歌隊は心を一つにしてデロリスの下特訓を積み、初の校内コンサートを成功に導いた。