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Sono passati alcuni anni e Sophie ha deciso di rimodernare l'hotel di famiglia, sull'isola greca di Kalokairi, per rendere omaggio a Donna, che l'ha cresciuta da sola in quel paradiso terrestre. Mentre soffre per la lontananza di Sky e si adopera perché l'inaugurazione dell'hotel sia memorabile, la giovane donna ripensa alla vita di sua madre, a quel pugno di giorni che le sconvolsero la vita e alla scelta di restare sull'isola, la stessa che sta maturando lei, tra entusiasmo e perplessità.
Spoiler Kalokairi, Grecia. Sono passati alcuni anni dagli ultimi avvenimenti e Sophie è agitata per l'inaugurazione del Bella Donna, l'hotel che prenderà il posto del vecchio bed & breakfast materno, e vuole che l'evento sia memorabile. Sam è l'unico dei tre padri di Sophie che riuscirà a partecipare, essendo Harry e Bill impegnati rispettivamente in una fusione societaria e nel ritiro di un premio. Sky, andato negli Stati Uniti per un apprendistato di sei settimane nel management alberghiero, ha ricevuto una proposta di assunzione e vorrebbe che Sophie si trasferisse assieme a lui. La ragazza però non intende abbandonare l'isola per non infrangere la memoria di sua madre Donna, morta un anno prima.
Arrivano invece le immancabili Rosie e Tanya, sofferenti per la perdita di Donna, ma desiderose di aiutare Sophie in un momento così importante. Alla vigilia dell'inaugurazione sull'isola si abbatte un violento uragano che distrugge l'allestimento. Sophie è pronta ad annullare l'evento ma Sam la sprona a non darsi per vinta e ricostruire tutto. Londra, 1979. La giovane Donna si è appena laureata e ha deciso di vivere in giro per il mondo alla ricerca del proprio destino. La prima tappa del suo viaggio è Parigi, dove in un albergo incontra il giovane bancario Harry. Donna rimane positivamente colpita dalle buone maniere di Harry, il quale le confessa di non aver mai avuto relazioni con le ragazze. Dopo aver trascorso la notte insieme, Donna è rammaricata nel doversi separare da lui perché sente che il fato la sta spingendo in Grecia. Donna perde il traghetto per Kalokairi e chiede aiuto all'aitante skipper svedese Bill. Durante la traversata i due incrociano su una barchetta un uomo di nome Alexio che vuole impedire alla sua amata di sposare un altro uomo. Giunta sull'isola, Donna trova rifugio dentro una casa diroccata appena prima che scoppi una tempesta. Nel fienile della struttura trova un cavallo imbizzarrito e, vagando alla ricerca di aiuto, incontra il giovane Sam che le dà una mano a tranquillizzare l'animale. Sam racconta di trovarsi a Kalokairi per trascorrere un periodo di tranquillità prima di intraprendere la carriera di architetto.
Donna si innamora di lui e trascorre l'ultima settimana del ragazzo sull'isola insieme a lui scoprendo però poi che è fidanzato e deve sposarsi una volta tornato nella civiltà. Cacciato via Sam, Donna accoglie le amiche Rosie e Tanya con le quali dà vita al trio Donna and the Dynamos. Donna scopre di essere incinta e non sa chi tra Harry, Bill e Sam sia il padre. Nel presente, Harry abbandona i negoziati per la cessione della società perché non vuole mancare all'inaugurazione del Bella Donna. Anche Bill ha deciso di esserci, facendosi sostituire dal fratello gemello alla consegna del premio. Harry e Bill si ritrovano al molo, dove però i traghetti sono fermi a causa della tempesta. Il pescatore Alexio riconosce Bill come l'uomo che da giovane lo aiutò a ricongiungersi alla donna che amava e gli offre un passaggio per raggiungere l'isola. Al numeroso gruppo di pescatori festanti si aggiunge Sky, il quale ha deciso di rinunciare al lavoro negli Stati Uniti per stare vicino a Sophie. Durante la festa Sophie ha la nausea perché è rimasta incinta, motivo in più che lega il suo destino a quello della madre. A sorpresa arriva Ruby, madre di Donna e nonna di Sophie, che dopo aver trascurato gli affetti per inseguire la carriera di cantante, ha finalmente deciso di ricongiungersi alla famiglia. Ruby riconosce il signor Cienfuegos, direttore del Bella Donna, nel suo vecchio amore Fernando.
Nove mesi dopo, Sky e Sophie battezzano loro figlio, cui hanno messo il nome di Donny, nella stessa chiesa in cui venticinque anni prima Donna battezzava la neonata Sophie. Durante la cerimonia, a Sophie appare Donna, che dà l'ultimo saluto a lei e al nipotino.