Mamma mia je zgodba o nevesti, njeni mami in treh morebitnih očetih. Spremljajo jo pesmi ene najuspešnejših glasbenih skupin na svetu, švedske zasedbe Abba, ki vas vračajo v sladka leta mladosti.
Romantična dogodivščina se začne v odročnem hotelu na grškem otoku Kalokairi: tu so mama, njena hči in hčerin zaročenec. Tik pred poroko hči negotovo odda tri poročna vabila trem različnim moškim, za katere meni, da bi lahko bili njeni očetje, no, oče je vendar le eden od njih, a ne ve, kateri. Iz treh mest na različnih koncih sveta se trije moški takoj odpravijo nazaj na otok k ženski, ki jih je očarala pred več kot 20 leti.
Medtem na otoku vse vrvi. Priprave na poroko so v polnem teku, hčerko pa obiščeta prijateljici in družici, ki jima zaupa škandalozno skrivnost: našla je mamin dnevnik in v njem izvedela, da ima tri morebitne očete. Ne da bi povedala mami, je vse tri povabila na poroko, prepričana, da bo ugotovila, kateri je njen oče, če bo nekaj časa preživela z njimi.
Ko vsi trije prispejo na otok, jih na skrivaj odpelje v sobico nad kozjim hlevom ter jim prizna, da mama sploh ne ve, da jih je ona povabila, čeprav je vabila poslala v maminem imenu. Roti jih, naj je ne izdajo, ker bi sicer pokvarili presenečenje. Hči se komaj še uspe izmuzniti skozi okno, ko mama pokuka skozi loputo in osuplo zagleda tri znane pojave iz svoje mladosti.
Možje odidejo na jadrnico, kjer se jim pridruži hči, in pripovedujejo ji o brezskrbnih dnevih, ki so jih preživeli z njeno mamo.
Mama niti sama ne ve, kateri od treh bi lahko bil oče, saj so se iskrice med njimi kresale približno ob istem času, hči pa prav tako razočarano ugotovi, da kljub druženju z vsemi tremi ne more reči, kdo je njen oče. Vsakemu od trojice se počasi posveti, da bi lahko bila njegova hči, in vsak se na to odzove drugače. Toda vsi trije jo hočejo oddati v zakon, le da drug za drugega še ne vedo, da so v enakem položaju.
V vse večji zmedi tik pred velikim korakom, prosi mamo, ki je do zdaj sama skrbela zanjo, naj jo ona odda v zakon, saj si to vlogo edina zasluži prav ona. V cerkvi pa se vse skupaj še bolj zaplete. Mama pred vsemi prizna, da je v cerkvi tudi nevestin oče, vsi trije vstanejo, se presenečeno spogledajo in za trenutek je težko reči, ali se bodo s tem sprijaznili ali bodo pele pesti. Toda hitro privolijo, da nimajo nič proti, če je vsak za tretjino njen oče.
Ko je vprašanje očetovstva rešeno, si hči premisli, saj ugotovi, da za pravo ljubezen poroka ni potrebna, a da vse priprave ne bi šle vnemar, se eden od očetov spusti na kolena in zasnubi svojo dolgo nesojeno ljubezen.
