Tweelingzussen Delphine en Solange (gespeeld door Deneuve en Dorléac) runnen een studio in het pittoreske, kleine Rochefort waar ze lesgeven in ballet en muziek. Ze verlangen naar de grote stad, waar ze de liefde hopen te vinden. Wanneer een reizende kermis in het kustplaatsje neerstrijkt, lijken hun dromen opeens binnen handbereik. Zonder het te weten lopen de personages voortdurend langs elkaar heen, terwijl de ideale geliefde soms letterlijk om de hoek blijkt te staan. Les demoiselles de Rochefort speelt zich af in de loop van één lang weekend.

Na het wereldwijde succes van Les parapluies de Cherbourg maakte Jacques Demy zijn meest uitbundige musical. Met deze film brengt hij een liefdevolle ode aan de klassieke MGM-musicals, volledig in zijn eigen kleurrijke stijl. De swingende muziek, de choreografieën en het speelse spel met toeval maken Les demoiselles de Rochefort tot een van de meest geliefde filmmusicals aller tijden. Componist Michel Legrand werd genomineerd voor een Oscar voor Beste Muziek.