Sophie Sheridan prépare la réouverture de l'hôtel de sa défunte mère, Donna, sur l'ile grecque de Kalokairi. C'est l'occasion pour elle de se plonger dans l'histoire de sa mère, d'autant plus qu'elle attend un enfant. Grâce au journal intime de Donna, sa propre histoire fait écho à celle de sa fille. On la voit rencontrer Bill, Harry et Sam, vivre trois histoires d'amour enchevêtrées et se découvrir elle-même. Le passé de la mère et le présent de la fille sont étroitement liés par la famille, l'amour et l'amitié mais aussi par cette île, où tout commence lorsque la jeune Donna y passe ses vacances d'été, accompagnée de ses deux meilleures amies, Tanya et Rosie.