Amélie Poulain, jeune serveuse parisienne à l'imagination débordante, mène une existence solitaire rythmée par de petits plaisirs simples. Le jour où elle découvre une boîte à souvenirs cachée par l'ancien locataire de son appartement, elle décide de la lui rendre en secret. Cette bonne action déclenche en elle une véritable vocation : améliorer discrètement la vie de son entourage. Sa quête du bonheur des autres la conduit progressivement vers une rencontre amoureuse inattendue avec un jeune homme aussi singulier qu'elle.