Ao descobrir que está grávida, Sophie (Amanda Seyfried) busca inspiração para a maternidade lembrando do passado da mãe. Nos anos 70 a jovem Donna (Lily James) viveu muitas aventuras com seu grupo musical "Donna & The Dynamo", parceria com as amigas Tanya (Jessica Keenan Wynn) e Rosie (Alexa Davies). Porém, mais do que isso, ela se apaixonou e viveu relacionamentos intensos com três homens bem diferentes: Harry (Hugh Skinner), Sam (Jeremy Irvine) e Bill (Josh Dylan).