La famille Hoover, en pleine crise, décide de traverser les Etats-Unis dans un vieux van pour conduire la cadette à la finale d'un concours de beauté.
Quand ils apprennent qu'Olive, la cadette, a été retenue pour participer au concours de beauté "Little Miss Sunshine", les membres de la famille Hoover décident d'oublier leurs soucis du moment, d'embarquer dans le vieux van et de partir pour la Californie afin de lui servir de supporters...