"Mamma Mia" une adaptation cinématographique de la comédie qui porte le même titre qui s'inspire des chansons du groupe suédois ABBA.
L'histoire se passe à Kalokairi, une île grecque. Sophie Sheridan (Amanda Seyfried) va se marier le lendemain mais elle porte un lourd secret. Elle ne l'avoue qu'à ses deux meilleures amies et demoiselles d'honneur Ali et Lisa. Sophie a secrètement invité trois hommes à son mariage dont sa mère parlait dans son journal intime que l'adulte avait lu. Ces trois hommes sont : Sam Carmichael (Pierce Brosman), un architecte que Donna Sheridan, la mère de Sophie a aimé ; Bill Anderson (Stellan Skarsgard), aventurier et écrivain suédois ; et Harry Bright (Colin Firth), un banquier anglais. Elle les a invités sans que sa mère ne soit au courant parce que Donna a fréquenté les trois hommes quand Sophie est née et que la jeune femme veut savoir lequel est son père. Elle rêve que son père l'accompagne à l'autel et est persuadée qu'elle reconnaitra lequel est son père en passant un peu de temps avec eux.
La mère de Sophie, Donna Sheridan (Merryl Streep) est propriétaire d'un villa qui est devenue un hôtel à Kalokairi. Mais malheureusement, elle a des problèmes financiers et ne sait pas comment faire. Elle va chercher ses deux meilleures amies, Rosie Mulligan (Julie Walters) et Tanya Chesham-Leigh (Christine Baranski) qui est riche et qui est divorcée de plusieurs maris. Toutes les trois, elles ont créé le groupe Donna et les Dynamos. Donna avoue à ses meilleures amies qu'elle pense que se marier à 20 ans pour sa fille est beaucoup trop tôt. Sam, Harry et Bill arrivent et Sophie leur montre leur chambre se trouvant dans le grenier pour ne pas que Donna les remarque. Elle leur révèle que c'est elle qui les a invités et pas sa mère comme elle avait écrit dans les invitations. Elle leur fait promettre de ne pas se faire voir et de rester dans le grenier, ou de sortir seulement quand personne ne sera là. Mais Donna va dans le grenier pour travailler et trouve les trois hommes. Elle leur demande de partir, craignant devoir leur présenter Sophie qui ne doit rien savoir sur l'identité de leur père. Mais ils ne partent pas et Sophie les remercie. Elle ne sait pas que sa mère leur a demandé de partir.
Au moment du mariage, c'est Donna qui accompagne Sophie à l'autel. Sa mère annonce à Sophie qu'elle ne sait pas quel est son père entre Sam, Bill et Harry. Sam avoue à Donna qu'il ne s'est jamais marié parce qu'il avait annulé son mariage pour revenir mais Donna était déjà avec un autre homme. Sam, Bill et Harry disent qu'ils veulent être chacun être un père pour Sophie, ils ne veulent pas faire de test de paternité. Sophie et Sky (son fiancé) repoussent le mariage pour voyager. Rosie et Bill tombent amoureux et l'histoire se termine.