Donna (Meryl Streep), una madre independiente y soltera, dueña de un pequeño hotel en una idílica isla griega, está a punto de dejar que se marche Sophie (Amanda Seyfried), la hija a la que ha criado sola. Donna ha invitado a sus dos mejores amigas a la boda de su hija, Rosie (Julie Walters), una mujer práctica y lógica, y Tanya (Christine Baranski), rica y multidivorciada. Las dos son ex miembros de su antigua banda, Donna and the Dynamos. Por su parte, Sophie también ha hecho tres invitaciones muy especiales. Decidida a encontrar un padre para que la lleve al altar, invita a tres hombres que visitaron la paradisíaca isla hace veinte años. Durante las siguientes caóticas y mágicas veinticuatro horas, florecerán nuevos amores y se reavivarán viejos romances en una isla llena de posibilidades...