Pippi, une petite fille de douze ans épileptique, est admise en neuropsychiatrie infantile à la Polyclinique de Rome. Un jeune psychiatre, Arturo, l'accepte dans son service malgré le manque de place. Le caractère difficile, agressif et fragile de la petite fille l'incite à tenter avec elle une thérapie analytique car il pense que sa maladie est d'ordre psychologique plutôt que neurologique. Les parents, désarmés face à la maladie, négligent leur fille unique tout en la surprotégeant. Pippi s'éloigne du foyer familial et se réfugie de plus en plus souvent dans le service de neuropsychiatrie où règne une ambiance chaleureuse malgré de gros problèmes d'organisation. Arturo la pousse à s'ouvrir au monde extérieur et la petite fille insolente s'adoucit peu à peu. Elle finit par s'occuper avec passion de Marinella, une fillette de six ans gravement malade. Arturo, dans un désert affectif depuis que sa femme l'a quitté, reprend goût au travail grâce à Pippi. La mort de Marinella affecte Pippi qui accuse Arturo d'en être responsable. Sa réaction, très violente, permet à Arturo de comprendre le mécanisme émotif de ses crises d'épilepsie et de la soigner.