Els Hoover són una família desestructurada: l'avi esnifa cocaïna i diu paraulotes, el pare fa cursos sobre l'èxit amb estrepitós fracàs, la mare no dóna l'abast, l'oncle es recupera d'un suïcidi frustrat en ser abandonat pel seu xicot, el fill adolescent llegeix Nietzche i es nega a parlar, i la filla petita, l'Olive, una nena amb ulleres i lleugerament grassoneta, vol participar en concursos de bellesa. Quan un cop de sort porta l'Olive a ser convidada a participar al molt competitiu concurs de 'Petita Miss Sunshine' a Califòrnia, tota la família Hoover es reuneix per anar amb ella. S'apilen en la seva oxidada furgoneta Volkwagen i es dirigeixen cap a l'oest en un tragicòmic periple de tres dies, ple de boges sorpreses que els porta al gran debut de l'Olive, el qual canviarà a aquesta família d'inadaptats d'una forma que mai haguessin imaginat.

Basada en una història real, situada al món internacional del tràfic d'armes. La pel·lícula explora una conseqüència poc coneguda del final de la Guerra Freda, l'enorme quantitat d'armes que de sobte va quedar disponible als antics estats soviètics per vendre els països en desenvolupament (sobretot d'Àfrica) i les immenses sumes de diners pastades per els traficants d'armes que les van vendre. Molts pensen que és el atracament més gran del segle 20. Només a Ucraïna, entre 1982 i 1992 es van robar més de trenta-dos mil milions de dòlars en armes. Cap culpable ha estat mai atrapat ni processat.