Zo nu en dan verzuchten de gasten van het filmtheater dat het “de volgende keer wel eens wat luchtiger” mag zijn. De hit van het Sundance Filmfestival van vorig jaar voldoet volledig aan die wens.

De familie Hoover bestaat uit vader Richard, moeder Sheryl, haar homoseksuele en suïcidale broer Frank, dochter Olive (de miss uit de titel), zoonlief die weigert te praten en opa, die vrijwel altijd onder invloed van drank of drugs verkeert. Samen gaan ze op stap met een gammel busje om de droom van hun (klein)dochter uit te laten komen wanneer die bij toeval terecht is gekomen in de finale van de Little Miss Sunshine-competitie. Dit levert een hoop chaos en een reeks aan komische situaties op.