Sophie Sheridan (Amanda Seyfried) bereitet sich auf die große Wiedereröffnung des Hotels ihrer Mutter Donna (Meryl Streep) vor, nach Donnas Tod im vergangenen Jahr. Sie ist verärgert, weil zwei ihrer Väter, Harry (Colin Firth) und Bill (Stellan Skarsgård), es nicht zur Wiedereröffnung schaffen können, und sie hat Schwierigkeiten in ihrer Beziehung zu Sky (Dominic Cooper), der sich in New York City befindet, weil sie das Leben ihrer Mutter verewigt.
Im Jahr 1979 schließt die junge Donna (Lily James) ihr Studium am New College in Oxford mit Rosie (Alexa Davies) und Tanya (Jessica Keenan Wynn) ab und bereitet sich darauf vor, die Welt zu bereisen. In Paris trifft sie auf Harry (Hugh Skinner) und feiert mit ihm. Sie verbringen die Nacht zusammen, aber sie verlässt ihn bald darauf. Sie verpasst später ihr Boot nach Kalokairi, wird aber von Bill (Josh Dylan) mitgenommen. Auf dem Weg helfen sie einem gestrandeten Fischer namens Alexio (Gerard Monaco) und schaffen es rechtzeitig, die Liebe seines Lebens davon abzuhalten, einen anderen zu heiraten.
Unwissentlich hat Harry Donna nach Griechenland verfolgt, aber er kommt zu spät und beobachtet traurig, wie das Boot in der Ferne ablegt.