20世纪70年代初，在美国阿拉斯加州的纽仑小镇，一个苦命的私生女婴出生后被遗弃在大森林里，一头死了狼崽的母狼路过这里，把这小生命当做自己的孩子叼回了狼窝。
尖爪利齿的母狼尽管是凶猛的食肉动物，但同样也有慈爱的母性，每天用自己的奶哺养女婴，尽心尽力地呵护她。这个喝狼奶长大的女婴逐渐变成了一个名副其实的狼女，除了人体外形外完全狼化了。她像狼一样四肢着地奔跑、跳跃，袭击弱小动物，撕咬血淋淋的食物，熟练地生吞活剥。母狼还教会她“哇嚎哇嚎”地嗥叫，用狼的语言呼朋引伴传递信息。与此同时，她已经没有人的感情，更不用说人的语言和思维方法了，肌肤上长出了浓密的毛。
八年后的一天，狼女在独自追赶一头羚羊时，被一位护林员发现并制服，将她从大森林中带了回来。
这个狼女被送到了柯克博士主持的“美国心理改造中心”，给她取了个名字叫“劳拉”。专家们整整花了五个月的时间，总算让劳拉放弃血腥的生食而接受了熟食；又被她撕烂了无数的衣服才使她养成穿衣服的习惯。渐渐地，人类固有的基因在劳拉身上焕发，她学会了人的语言，行为习惯、生活方式和思想感情都变得和正常人一样，浑身的长毛也褪尽了。人类学者评价说，这是有史以来人类对兽孩最成功的改造。回到文明社会的劳拉上了大学，后来又和一个名叫爱德华的青年结婚了。
然而，重新成了“人”的劳拉仍然深深思念着哺育了她的狼妈妈。几年后，她在爱德华的陪同下，又来到了曾经生活了八年的大森林里看望老狼。
“呜——”劳拉用狼的语言嗥叫，音调长长的、柔柔的，带着几分凄怆。几分钟后，草丛中响起沙沙的声音，二十多头狼来到了劳拉和她丈夫跟前。狼群中有只苍老脱毛的老狼，劳拉扑过去紧紧抱着它的前肢，回头对爱德华说：“这就是我的狼妈妈。”
征得丈夫的同意后，劳拉又用狼的语言对狼妈妈说：“妈妈，你已经衰老，在大自然中生活困难很多，跟我回家去吧，我会尽心照料你的！”老狼听了显得异常兴奋，伸出红红的舌头不停地舔着劳拉的脸，大概又想起当年喂她奶吃的情景。于是劳拉带着狼妈妈向汽车走去，谁知老狼越走越慢，后来停下了。“呜喔，呜喔！”它双眼凶光毕露，张开嘴吼叫。劳拉告诉丈夫：“狼妈妈说，你们走，让我留在这里，别惹我生气！”她情不自禁地抱住狼妈妈嚎啕大哭，老狼也凄怆地发出“呜呜”的嗥叫。
去年夏天，全美电视网准备拍摄一部《狼女寻狼母》的纪录片，劳拉和她的丈夫跟着摄制组又来到森林里。可是这次不管劳拉怎样嗥叫，狼群都没有出现。于是，等到天黑后大家都钻进了帐蓬，劳拉夫妇又单独走进了森林。很快，当劳拉再次发出嗥叫时，周围闪烁出一片绿荧荧的光点。狼群终于来了，它们告诉劳拉，狼妈妈病了。
劳拉跟着狼群在狼窝里找到了奄奄一息的狼妈妈。看到劳拉，老狼使尽全力伸舌舔了舔她的手，随后闭上了眼睛。劳拉伤心地痛哭起来。爱德华安慰她说：“我们把它带回去，埋葬在公墓里吧。劳拉摇摇头说：“不，妈妈是山林的一部分，死了也要和山林在一起！”