Richard Hoover (Greg Kinnear) gibt mit seinen Motivationsseminaren Menschen praktische Lebenshilfe - zumindest den paar, die er überzeugen kann, dass sein Programm auch tatsächlich Erfolg bringt. Auch im Privatleben funktionieren seine Patentrezepte nicht immer so perfekt, was ihm Ehefrau Sheryl (Toni Collette) nur zu gerne aufs Brot schmiert.
Sein Vater Edwin (Alan Arkin) wurde wegen dessen übermäßig freizügigen Umgangs mit Sex und Drogen aus dem Altersheim geworfen und fällt nun seiner Familie daheim auf die Nerven, ebenso wie Sheryls schwuler Bruder Frank (Steve Carell), der kürzlich sowohl seinen jüngeren Liebhaber wie auch ein Stipendium verloren und einen darauf folgenden Suizidversuch überlebt hat.
Auch Sohn Dwayne (Paul Dano) ist kein Quell der Freude, hat er doch seit Monaten kein Wort mehr mit ihnen gewechselt - ein Schweigegelübde soll die Aufnahme in die Air Force erzwingen. Einzig das 7-jährige Töchterlein Olive (Abigail Breslin) bietet bisher keinen Anlass zur Klage - ihr sehnlichster Wunsch ist die Teilnahme am alljährlich stattfindenden Wettbewerb "Little Miss Sunshine". Als ihr wegen eines Diätpillenbedingten Ausfalls der ärgsten Konkurrentin tatsächlich eine Einladung zu diesem Beauty-Contest für die Kleinsten zugeht, erfasst der Ehrgeiz die ganze Familie, und zusammen machen sie sich in ihrem altersschwachen VW-Bus auf den Weg von Albuquerque in New Mexico nach Kalifornien.
Zuerst macht das Vehikel schlapp, kurz darauf auch noch Olives Opa. Im Krankenhaus besteht man auf einer zügigen Beerdigung, doch die würde die familiäre Mission zum Scheitern bringen. Also entführt man kurzerhand den Leichnam aus der Klinik, um rechtzeitig die Veranstaltung im sonnigen Redondo Beach erreichen zu können. Doch damit sind noch lange nicht alle Probleme überwunden, die sich der Fahrgemeinschaft in den Weg stellen...