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..