In der Theorie hat Richard Hoover (Greg Kinnear) das Leben im Griff, in der Praxis aber besteht Handlungsbedarf. Weder seinen Kunden noch seiner Familie kann er sein Erfolgskonzept verkaufen. Sein Vater fliegt aus dem Seniorenheim, sein Sohn verweigert sich schweigend der Welt. Seine Frau (Toni Collette) hat das Vertrauen in ihn verloren und sein Schwager fast sein Leben – nach einem Selbstmordversuch. Nur Olive, die Jüngste, wirkt gefestigt und scheint den väterlichen Optimismus verinnerlicht zu haben. Die niedliche, etwas pummelige Siebenjährige ist fasziniert von Schönheitsköniginnen und will unbedingt an der Wahl zur „Little Miss Sunshine“ teilnehmen, in der alljährlich der junge Beautynachwuchs qualitätsüberprüft wird.

Als Olive tatsächlich eingeladen wird, bricht die ganze Familie im VW-Bus nach Kalifornien auf. Auf der Reise liegen bald die Nerven blank und kleinen Krisen folgen große Katastrophen. Doch trotz aller Komplikationen wächst der chaotische Clan zusammen und beweist mit seinem kleinen Sonnenschein, wie echte Gewinner aussehen...