Los Hoover son una familia conflictiva: el abuelo esnifa cocaína y dice groserías, el padre da cursos sobre el éxito con estrepitoso fracaso, la madre esta a punto del colapso nervioso, el tío se recupera de un suicidio frustrado al ser abandonado por su novio, el hijo adolescente lee a Nietzsche e hizo un voto de silencio, y la hija pequeña, Olive, con gafas y ligeramente gorda, quiere ser una belleza. Cuando un golpe de suerte lleva a Olive a ser invitada a participar en el muy competitivo concurso de 'Pequeña Señorita Sunshine' en California, toda la familia Hoover se reúne para ir con ella. Se apilan en su oxidada furgoneta Volkswagen y se dirigen hacia el Oeste en un tragicómico viaje de tres días lleno de locas sorpresas que les lleva al gran debut de Olive, el cual cambiará a esta familia de inadaptados de una forma que nunca hubieran imaginado.