어느날 올리브에게 어린이 미인대회인 미스 리틀 선샤인 대회 출전의 기회가 찾아온다. 올리브를 위해 온 가족이 낡은 고물 버스를 타고 1박 2일 동안의 무모한 여행길에 오른다.