Pénélope, une jeune fille de dix-neuf ans, se languit dans la pension où sa mère veut la faire rester une année de plus. Au cours d'une visite de Paris organisée par la directrice du pensionnat, Pénélope fausse compagnie aux surveillantes et fait la connaissance d'Antoine, un jeune commissaire de police chez qui, en « tout bien tout honneur », elle passe la nuit. Antoine, quand il se rend compte qu'il a affaire à une véritable ingénue, ne pense qu'à s'en débarrasser sans profiter des circonstances. Mais Pénélope s'accroche et la situation du commissaire devient, au moins en apparence, des plus compromettantes. Cette situation ne fait que s'aggraver quand la directrice du pensionnat, venue à Paris rechercher son élève, accuse Antoine d'avoir entraîné Pénélope ; de même quand la maîtresse du commissaire s'aperçoit de la présence de la jeune fille sous le toit de son amant. L'histoire s'achève dans un cabaret où Pénélope, amoureuse d'Antoine qui la considère comme une petite fille, s'apprête à participer à un numéro de strip-tease pour éveiller sa jalousie. La ruse réussit car le commissaire s'élance sur la scène et provoque une bataille. L'ancienne maîtresse du commissaire en préférant finalement un autre, la place sera libre pour Pénélope dont Antoine obtiendra la main par télénhone.