Amélie, une jeune serveuse dans un bar de Montmartre, passe son temps à observer les gens et à laisser son imagination divaguer. Elle s'est fixée un but : faire le bien de ceux qui l'entourent. Elle invente alors des stratagèmes pour intervenir incognito dans leur existence. Le chemin d'Amélie est jalonné de rencontres: Georgette, la buraliste hypocondriaque, Lucien, le commis d'épicerie, Madeleine Wallace, la concierge portée sur le porto et les chiens empaillés, ou encore Raymond Dufayel alias « l'homme de verre », son voisin qui ne vit qu'à travers une reproduction d'un tableau de Renoir. Cette quête du bonheur amène Amélie à faire la connaissance de Nino Quincampoix, un étrange « prince charmant ». Celui-ci partage son temps entre un train fantôme et un sex-shop, et cherche à identifier un inconnu dont la photo réapparaît sans cesse dans plusieurs cabines de photomaton.