Padre Richard (Greg Kinnear) está tentando desesperadamente vender seu programa motivacional de sucesso... sem sucesso. Enquanto isso, a mãe "pró-honestidade" Sheryl (Toni Collette) dá apoio à sua família excêntrica, incluindo seu irmão deprimido (Steve Carell), recém-saído do hospital após ser rejeitado por seu amante. Depois, há os Hoovers mais jovens - a aspirante a rainha da beleza de sete anos, Olive (Abigail Breslin) e Dwayne (Paul Dano), um adolescente leitor de Nietzsche que fez um voto de silêncio. No topo da família está o avô desbocado (Alan Arkin), cujo comportamento ultrajante recentemente o despejou de sua casa de repouso. Quando Olive é convidada para competir no concurso "Pequena Miss Sunshine" na distante Califórnia, a família se amontoa em seu ônibus VW enferrujado para apoiá-la - com resultados absurdamente engraçados.