Amélie Poulain werkt als serveerster in een café in de Parijse wijk Montmartre en observeert graag mensen terwijl ze haar fantasie de vrije loop laat. Maar dan ontdekt ze haar ultieme levensdoel: andermans problemen oplossen.

Zo helpt ze de conciërge van haar appartementencomplex, die de hele dag port drinkt terwijl ze tegen haar opgezette hond praat. Maar ook Georgette, haar hypochondere collega. En ‘de man van glas’, haar buurman die aan huis gekluisterd zijn leven leidt via de Renoir-reproducties die hij schildert. Amélies missie wordt onverwachts verstoord wanneer ze de zonderlinge jongen Nino Quincampoix ontmoet.

Twintig jaar later zal Amélie je opnieuw betoveren.