Sur l'île grecque Kalokairi, Donna Sheridan tient un hôtel méditerranéen malgré quelques problèmes d'argent. Mais l'île est sur le point d'accueillir un grand événement : le mariage de Sophie, la fille unique de Donna, avec son fiancé Sky.  

En plein préparatif pour le mariage, Sophie souhaite inviter son père dont elle ignore tout. Après avoir trouvé le journal intime de sa mère, elle découvre que trois hommes ont fréquenté sa mère peu de temps avant sa grossesse et pourraient bien être son père : Bill Anderson, Sam Carmichael et Harry Bright. Elle décide donc de les inviter sans prévenir sa mère.  

Mais quand Donna découvre la présence de ses trois anciens amants sur l'île, elle même se demande qui est le père.