Den storslagne filmmusikalen Mamma Mia! bygger på sceneoppsetningen og kjempesuksessen med samme navn. Denne gledesfylte og storslåtte filmen byr på, foruten fengende ABBA-låter, flotte dansescener og en stjernespekket rollebesetning. Sophie skal gifte seg og er på jakt etter faren sin før den store dagen. Det er bare ett problem - hun er ikke helt sikker på hvem han er. Etter å ha lest morens gamle dagbøker i all hemmelighet, oppdager hun at han er av morens tre tidligere kjærester. Selv om at hun vet at moren ville være i mot det, inviterer hun alle tre. Sophie prøver desperat å skjule dem for moren, men det går ikke lang tid før hemmeligheten kommer for en dag og moroa starter.
Brannsjefen C.D. Bales forelsker seg i den vakre Roxanne, men brannsjefens enorme nese kommer hele tiden i veien for romansens utvikling. Roxanne er på sin side betatt av den kjekke, men ikke spesielt smarte, brannmannen Chris. Til tross for sine sårete følelser tilbyr Bales å hjelpe Chris til å skrive et kjærlighetsbrev Roxanne. Forviklingene vil ingen enda ta, og spørsmålet blir etterhvert om Roxanne kommer til å oppdage deres bløff?