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L’histoire relatée se déroule de juillet 1942 à août 1944.
Pour échapper à la Gestapo, la famille Frank se cache dans l’arrière-maison de l’ancien lieu de travail du père d’Anne. Pour éviter de se faire repérer ils ne font pas de bruit. Ils sont avec la famille Van Daan puis vient M. Dussel, un dentiste. L’Annexe –l’arrière-maison – est reliée à chaque étage par un couloir au bureau des collègues du père d’Anne. A un niveau, la porte est camouflée par une armoire tournante.
Anne raconte que les prix augmentent et qu’il y a peu de nourriture. En juillet 1943 une pêche coûte 0.5 florin. Pour passer le temps, Anne travaille beaucoup. Elle fait du français, des mathématiques, de l’anglais, de l’histoire, prend des cours de sténographie par correspondance et se passionne pour les arbres généalogiques des familles royales.
Les maladies sont fréquentes mais les occupants de l’annexe ne peuvent pas faire appel à un médecin. De plus des bombardements ont souvent lieu, les tensions montent dans l’Annexe, nourries par l’angoisse. Anne suit à la radio les grands événements comme le débarquement à Oran, à Alger, à Casablanca et en Tunisie, l’entrée en guerre de la Turquie, la capitulation de l’Italie sans condition, et le débarquement en Normandie. Ces événements rendent les occupants confiants en l’armée Alliée.
Néanmoins, plusieurs cambriolages ont lieu, ce qui terrorise les occupants de l’annexe. Ensuite, les Hollandais effectuent de nombreuses grèves, en représailles les Allemands diminuent les rations à 100gr de pain par personne. Les radios sont réquisitionnées, les collègues d’Otto Frank, le père d’Anne, protecteurs des occupants de l’annexe, achètent un Baby-poste pour écouter la BBC.
Certains livres sont censurés. Les gâteaux « petits beurres », l’huile, les bonbons sont réservés aux fêtes. Anne raconte que des organisations de résistance se forment, ainsi la « Hollande libre » qui distribue des faux-papiers, de l’argent aux personnes cachées, préparent des abris, fournissent du travail clandestin. Les occupants de l’annexe doivent faire eux-mêmes les conserves de nourriture achetée au marché noir. Les occupants ont peur des NSB, ce sont des civils, indicateurs de la Gestapo.
Dans le dossier à la fin du livre, on apprend que la Feld Polizei arrête les occupants de l’Annexe le 4 août 1944. Seul Otto Frank survit. Anne et sa sœur Margot meurent 2 mois avant la libération de la Hollande, au camp de concentration de Bergen-Belsen. Le journal d’Anne est retrouvé est publié.