Donna (Meryl Streep), une mère célibataire, habite une île grecque au charme paradisiaque. Pour célébrer le mariage de sa fille Sophie (Amanda Seyfried), qu'elle a élevée seule, Donna a invité Rosie (Julie Walters) et Tanya (Christine Baranski), ses 2 plus proches amies. Rosie et Tanya, formèrent jadis avec elle le trio Donna and the Dynamos. De son côté, Sophie a invité en secret les 3 hommes qui partagèrent brièvement la vie de Donna 20 ans plus tôt. Parmi eux se trouve le père inconnu qu'elle espère bien voir à son bras le jour du mariage… En 24 heures magiques et chaotiques, de nouvelles idylles vont fleurir et d'anciennes amours vont renaître sur cette île propice à tous les rêves. Réunissant des classiques du groupe ABBA, MAMMA MIA ! est un hommage musical aux mères et aux filles, aux vieux amis et à la famille recomposée.