Olives (Abigail Breslin) Vater ist ein auf ganzer Linie gescheiterter Motivationstrainer, ihr Onkel ist suizidgefährdet und ihr Bruder spricht nicht mehr. Der drogensüchtige Opa macht dabei noch den normalsten Eindruck. Wenigstens unterstützt er Olive leidenschaftlich beim Üben für den Little Miss Sunshine Beauty Contest. Um dem Nesthäkchen diesen Traum zu erfüllen, zwängt sich schließlich der ganz Haufen in den Wagen zum Road Trip nach Kalifornien. Sympathie für den Underdog kennzeichnet diese mitunter surreal anmutende Familienkomödie und kritische Würdigung amerikanischer Schönheitswettbewerbe, mit der das Regie-Paar Jonathan Dayton und Valerie Faris auf Festivals großen Applaus erntete. Die siebenjährige Olive träumt davon, "Little Miss Sunshine" zu werden. Als sie zu dieser Young-Miss-Wahl eingeladen wird, begleitet sie ihre ganze Familie nach Kalifornien. Obwohl der Weg von Katastrophen und die Familie von Problemen gezeichnet ist, schweißt der Roadtrip den Chaosclan zusammen, als die kleine, pummelige Außenseiterin beim Wettbewerb auf gedrillte und gestylte Albtraumkids trifft. Die kleine pummelige Olive hat einen großen Traum: sie möchte "Little Miss Sunshine" werden. Als das Mädchen tatsächlich zu dieser Young-Miss-Wahl eingeladen wird, begibt sich seine chaotische, reichlich zerstrittene Familie auf eine irrwitzige Reise nach Kalifornien. Als die Außenseiterin beim Wettbewerb dann auf hochgezüchtete und gestylte "Muster-Kids" trifft, werfen alle Clan-Mitglieder ihre Meinungsverschiedenheiten über Bord, beginnen endlich, gemeinsam an einem Strang zu ziehen und sich ihrer inneren Werte zu besinnen.