Amelie no es una chica como las demás. Ha visto a su pez de colores deslizarse hacia las alcantarillas, a su madre morir en la plaza de Notre-Dame y a su padre dedicar todo su afecto a un gnomo de jardín. Creció y se convirtió en camarera en un bar de Montmartre cuya propietaria es una antigua jinete circense. La vida de Amelie es sencilla: le gusta tirar piedras al Sena, observar a la gente y dejar volar su imaginación. De repente, a sus veintidós años, Amelie descubre su objetivo en la vida: arreglar la vida de los demás. Inventa toda clase de estrategias para intervenir, sin que se den cuenta, en la existencia de varias personas de su entorno. Entre ellas está su portera que pasa los días bebiendo vino de Oporto; Georgette; una estanquera hipocondríaca; o el "hombre de cristal", un vecino que sólo ve el mundo a través de la reproducción de un cuadro de Renoir. La misión de Amelie se ve trastocada por la llegada de un chico extraño y muy peculiar: Nino Quincampoix. Tiene dos trabajos: de fantasma en un túnel del terror y otro en un sex-shop. Colecciona las fotos abandonadas en los fotomatones y busca desesperadamente identificar al hombre que aparece en una de ellas una y otra vez. Sin embargo, esta búsqueda se ve interrumpida por su encuentro con Amelie. A ella le fascina, pero prefiere jugar al escondite con él antes que descubrirse de verdad.