Olive, la hija pequeña de una familia caracterizada por estar alejada del estereotipo familiar ideal estadounidense, quiere ser una reina de la belleza.  Gracias a un golpe de suerte, es invitada a  participar en el concurso de ‘Pequeña Miss Sunshine”, en California, donde asiste junto a toda la familia siendo éste,  un tragicómico periplo de tres días lleno de inesperadas sorpresas.