Quando a jovem Olive ganha a oportunidade de participar da final do concurso de beleza infantil "Little Miss Sunshine", toda a família se mobiliza para lhe permitir o sonho, embarcando numa divertida e atribulada viagem até à Califórnia numa carrinha "pão-de-forma" a cair aos pedaços. Mas esta família tem tudo menos normalidade: o pai é um orador motivacional fracassado, a mãe está à beira de um colapso nervoso, o irmão mais velho é um adolescente revoltado que fez voto de silêncio contra a família, o avô é um pervertido e o tio é um homossexual com tendências suicidas que sabe tudo sobre Marcel Proust.

É o ano de 1853. A então princesa Elisabeth da Baviera, de dezesseis anos, acompanha sua mãe e irmã mais velha Helene para a corte austríaca em Ischl, onde o noivado entre Helene e o jovem imperador Francisco José I, será anunciado. Este, contudo, apaixona-se pela outra prima, Sissi, Sissi também se apaixona por Francisco José, mas o casamento encontrará a oposição da arrogante mãe do imperador.

O pequeno Champion é educado pela avó, Madame Souza, para vir a ser um grande ciclista. Mas um dia, anos mais tarde, Champion, que está a participar no celebérrimo Tour de France, é raptado por dois misteriosos homens vestidos de negro. A avó e o fiel cão Bruno partem então à sua procura, numa viagem que os leva até Belleville, onde encontram as "triplettes", excêntricas estrelas do "music-hall" dos anos 30, que decidem ajudá-los.

Tom (Steve Martin) e Kate (Bonnie Hunt) são os chefes da família Baker, que têm ainda 12 filhos. O casal precisa agora lidar com o afastamento de alguns dos seus filhos. Nora (Piper Perabo) está agora casada e grávida, sendo que ela e seu marido Bud (Jonathan Bennett) em breve mudarão de cidade. Lorraine (Hilary Duff) acaba de se formar e também pretende se mudar, para Nova York, onde poderá iniciar sua carreira profissional. Tentando reunir a família uma última vez, Tom propõe que todos passem uma temporada de férias em uma casa à beira do lago, onde já haviam se hospedado anos atrás. Após alguma relutância todos aceitam e partem para o local. Entretanto lá Tom reencontra Jimmy Murtaugh (Eugene Levy), um homem extremamente competitivo que também possui uma família grande e discorda do modo como Tom ensina seus filhos.