Il favoloso mondo di Amélie

A Parigi la giovane Amélie lavora come cameriera in un bar di Montmartre, il "Café des 2 Moulins", e la sua vita trascorre serena tra una visita all'anziano padre vedovo e alcuni piacevoli passatempi (spezzare la crosta della Crème brûlée col cucchiaino, far rimbalzare i sassi sul Canal Saint-Martin, immergere le dita nei legumi, ecc.) che riempiono la sua quotidianità.

Il giorno in cui muore la principessa Diana trova per caso una scatoletta dietro una piastrella di un muro del suo appartamento. Con grande stupore la apre, trovando al suo interno dei piccoli ricordi e giocattoli, e intuisce che molto probabilmente si tratta di una scatoletta nascosta decenni prima da un bambino che abitava nello stesso appartamento.

Amélie cerca di ottenere informazioni dalla portinaia per scoprire a chi fosse appartenuta la scatola, e dopo lunghe ricerche riesce a ottenere il nome che le serve: Dominique Bredoteau. Amélie rintraccia tutti gli abitanti di Parigi con questo nome, ma non riesce a trovare il vecchio possessore della scatoletta; quando decide di rinunciare, interviene in suo soccorso "l'uomo di vetro".

"L'uomo di vetro" è un vicino di casa di Amélie, di professione fa il pittore e deve questo soprannome a una malattia congenita: le sue ossa tendono a frantumarsi con una facilità anormale (la osteogenesi imperfetta); per questo motivo non esce quasi mai di casa e nella sua dimora tutto è imbottito per evitare di sbatterci contro. "L'uomo di vetro" indirizza Amélie dalla persona giusta, suggerendole che il cognome cercato sia Bretodeau (Maurice Bénichou) invece di Bredoteau.

Amélie riesce, con uno stratagemma, a riconsegnare la scatoletta al suo originario proprietario senza farsi scoprire. L'uomo ritrova i momenti della sua infanzia, ormai dimenticati da tempo. Entrando casualmente nello stesso bar frequentato da Amélie, le racconta cosa gli è accaduto, ignaro che sia lei l'artefice di ciò, aggiungendo che vorrebbe provare a ricucire i rapporti con la figlia (con cui non parla da anni) e il nipote che non ha mai visto.

Amélie rimane talmente colpita dalla reazione di Bretodeau che decide, dopo una notte insonne, di dedicare il suo tempo a "rimettere a posto le cose" che non vanno nelle vite di chi le sta vicino. Con l'aiuto di un'amica hostess fa credere al padre, che dalla morte della moglie è sempre più chiuso in sé stesso, che il suo amato nano da giardino stia girando il mondo in vacanza; alla portinaia, che ha perso il marito dopo una fuga romantica con l'amante, fa pervenire una lettera - un collage creato utilizzando pezzi di lettere originali - che sembra andata perduta nel passato, dandole così l'illusione che, prima di morire, il marito abbia disperatamente cercato di mettersi in contatto con lei; organizza dei pesanti scherzi a un crudele fruttivendolo che tormenta il suo garzone, facendogli credere di essere impazzito; riesce a far innamorare una sua collega rassegnata a una vita da single, di un geloso e ossessivo frequentatore del bar; diffonde in tutta la città le frasi dell'amico Hipolito, uno scrittore fallito cliente del "Café des 2 Moulins", recitando suoi versi al controllore del treno o scrivendoli sui muri.

Nel frattempo incontra lo sguardo di Nino, un ragazzo che per hobby colleziona fototessere mal riuscite che sono state gettate via, e Amélie se ne innamora. La seconda volta che Amélie vede il giovane raccogliere le foto, lui scatta improvvisamente all'inseguimento di un uomo, perdendo dalla motoretta una borsa con l'album con la collezione delle fototessere. Nel cercare di restituirlo all'amato Nino, Amélie è impegnata a risolvere "il mistero delle fototessere", ovvero l'immagine di un uomo che, sistematicamente e con la stessa espressione vuota, si scatta delle fototessere nelle stazioni dei treni, per poi gettarle via.

È la persona inseguita da Nino quando questi perde il suo album: si rivelerà essere solo un manutentore delle macchine delle foto, che scattava foto di prova. A causa di alcuni malintesi, Amélie, ingelosita, non vuole più essere avvicinata da Nino; sarà un messaggio in videocassetta dell'"Uomo di vetro" a farle prendere la decisione più importante della sua vita: fare del bene anche a se stessa, quindi unirsi a Nino di cui è fatalmente attratta (anche per le affinità che hanno reso in un certo senso "parallele" le complicate infanzie dei due giovani sognatori, come è spiegato dalla voce narrante fuori campo, una sorta di protagonista senza volto di quest'opera cinematografica). Alla fine riuscirà a essere felice: ha aiutato i suoi cari e ha trovato l'amore.