Únete a los Hoover, una de las familias más peculiares y conmovedoras de la historia de la comedia, en un viaje increíblemente divertido por las carreteras de los Estados Unidos. Richard (Greg Kinnear), el pater familias, intenta desesperadamente vender su programa de autoayuda para el éxito... sin éxito. Sheryl (Toni Collette), la madre, apuesta siempre por decir las cosas como son e intenta mantener en pie a toda la excéntrica familia, incluido su hermano (Steve Carell), que acaba de salir de una clínica y aún se resiente de la fuerte depresión sufrida tras ser abandonado por su amante. Por si esto fuera poco, están también los Hoover más jóvenes: Olive (Abigail Breslin), la niña de siete años aspirante a reina de belleza, y Dwayne (Paul Dano), un adolescente aficionado a Nietzsche que ha hecho un voto de silencio. La guinda del pastel es el abuelo (Alan Arkin), un anciano malhablado a quien acaban de expulsar de su residencia por su escandaloso comportamiento. Cuando Olive recibe una invitación para participar en el concurso de belleza infantil ?Pequeña Miss Sunshine?, en la lejana California, toda la familia se amontona en una destartalada furgoneta Volkswagen para acompañarla. Las consecuencias son, como cabe imaginar, ¡para partirse de risa!..