Na cerimônia de casamento de Sophie (Amanda Seyfried) e Sky (Dominic Cooper), Donna (Meryl Streep) revela que não sabe qual dos três ex-namorados é o verdadeiro pai de Sophie. Diante do impasse, Bill (Stellan Skarsgård), Sam (Pierce Brosnan) e Harry (Colin Firth) decidem ficar sem saber e cada um dos três se considerando com "um terço" da paternidade da filha de Donna. Sophie e Sky desistem do casamento e decidem ir viver juntos fora da ilha. Para não "desperdiçar a cerimônia", Sam e Donna se casam. Bill começa a flertar com uma das amigas de Donna e Harry se revela homossexual.
