Una famiglia americana davvero bizzarra, una convivenza difficile, un viaggio verso un sogno comune… tutto questo – e molto di più! - è Little Miss Sunshine. Il padre Richard Hoover (Greg Kinnear), un motivatore ottimisticamente senza speranze, sta disperatamente tentando di vendere il suo programma per il successo in nove passi – senza tuttavia molto successo. Nel frattempo, la madre Sheryl (Toni Collette) è sempre assillata dagli strani segreti della sua famiglia, specialmente quelli del fratello (Steve Carell), seguace di Proust e aspirante suicida appena dimesso dall’ospedale, dopo essere stato piantato in asso dal fidanzato gay. Ci sono poi gli Hoover più giovani con i loro sogni improbabili: l’occhialuta e grassottella aspirante reginetta di bellezza Olive di sette anni (Abigail Breslin) e Dwayne (Paul Dano), un adolescente arrabbiato e accanito lettore di Nietzsche che ha fatto voto di silenzio finché non verrà ammesso all’Accademia aeronautica. Completa la famiglia il nonno (Alan Arkin), dal linguaggio sboccato e sempre a caccia di piaceri, che è stato appena sbattuto fuori dal pensionato per anziani per avere fatto uso di eroina. Gli Hoover non sono proprio il ritratto perfetto della salute mentale, ma quando per un colpo di fortuna Olive viene invitata a partecipare all’assai popolare concorso Little Miss Sunshine in California, tutta la famiglia Hoover si raccoglie intorno a lei. Si ammassano sul pulmino VolksWagen arrugginito e si dirigono verso ovest per un viaggio tragicomico di tre giorni all’insegna di sorprese e disavventure di ogni genere...