Hikaye, Sophie Sheridan'ın (Amanda Seyfried) Sky'la (Dominic Cooper) düğününe hazırlandığı Yunanistan'ın Kalokairi adasında başlıyor. Sophie her zaman bekar annesi Donna (Meryl Streep) tarafından büyütüldü ve babasıyla hiç tanışmadı. Gizlice annesinin günlüğünü okur ve üç olası babası olduğunu keşfeder:Sam Carmichael (Pierce Brosnan), Bill Anderson (Stellan Skarsgård) ve Harry Bright (Colin Firth).
Babasının kim olduğunu bulmaya kararlı olan Sophie, Donna'ya haber vermeden üç erkeği de düğününe davet eder. Geldiklerinde Donna şok olur ve üzülür, ancak düğüne kadar kalmalarına izin vermeyi kabul eder. Hafta sonu ilerledikçe Sophie adamların her birini tanır ve gerçek babasının kim olduğunu merak etmeye başlar.
Bu sırada Donna da geçmişe dair kendi duygularıyla uğraşmaktadır. Hâlâ Sam'e aşıktır ama aynı zamanda yeniden incinmekten de korkmaktadır. En iyi iki arkadaşı Rosie (Julie Walters) ve Tanya'ya (Christine Baranski) içini döküyor.
Düğünün arifesinde Sophie, üç adamın her biriyle samimi bir konuşma yapar. Geçmişleri ve Donna ile ilişkileri hakkında daha çok şey öğrenir. Ayrıca her birinin kendisiyle özel bir bağı olduğunu da öğrenir.
Sonunda Sophie babasının kim olduğunu bilmesine gerek olmadığına karar verir. Annesinin ve arkadaşlarının sevgisi ve desteğiyle mutludur. Sky ile evlenir ve hepsi sonsuza kadar mutlu yaşar.