Film, Sophie'nin annesi Donna'nın ölümünden bir yıl sonra, Sophie'nin annesinin otelini yeniden açmaya çalışmasıyla başlıyor. Sophie, otelin açılış partisi için hazırlık yaparken, annesinin gençliğinde yaşadığı olayları ve üç potansiyel babasıyla olan ilişkilerini keşfetmeye başlıyor. Genç Donna, üniversiteden mezun olduktan sonra Yunan adasına seyahat ediyor ve burada Harry, Bill ve Sam ile tanışıyor.

Genç Donna'nın bu üç adamla yaşadığı romantik anılar, Sophie'nin kendi hayatında yaşadığı zorluklarla paralellik gösteriyor. Sophie, otelin açılışına hazırlanırken, annesinin geçmişteki maceralarını öğreniyor ve bu süreçte kendi hayatına dair önemli kararlar alıyor. Film, Sophie'nin otelin açılışını başarıyla gerçekleştirmesi ve annesinin mirasını yaşatmasıyla sona eriyor.