Les Hoovers partent dans un vieux van de Albuquerque à Redondo Beach en Californie, pour le concours de LITTLE MISS SUNSHINE. C’est le rêve de leur petite fille de 7 ans (Olive), une petite fille comme les autres avec de grands espoirs. Sur le chemin il va leur falloir gérer les rêves brisés, les crises cardiaques, et les pannes du vieux Volkswagen. A travers ce voyage étrange et drôle, les Hoovers apprennent la confiance, le support mutuel…bref la vie quel qu’en soit l’objectif.