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 fixé 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; 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.