アメリカ中西部のとある平凡な街に住むジュノ（エレン・ペイジ）は、1977年のパンクロックとB級映画が大好きという、ちょっと変わった16歳の女子高生。ある秋の日、彼女の妊娠が判明する。原因は、同級生のポーリー（マイケル・セラ）との興味本位のセックス。ジュノは中絶するつもりで病院に向かうが、中絶反対運動に参加している同級生に出会い、考えを変える。“赤ちゃん、もう爪だって生えてるわよ。”という同級生の言葉が心に突き刺さったのだ。ジュノは早速、親友のリア（オリヴィア・サルビー）とともに里親探しを開始。フリーペーパーで郊外の高級住宅街に住むヴァネッサ（ジェニファー・ガーナー）とマーク（ジェイソン・ベイトマン）の夫婦を見つける。準備万端整ったところでジュノは両親に妊娠の事実を報告。ショックを受けながらも二人は彼女を受け入れ、全面的なバックアップを約束するのだった。週末、父のマック（J.K.シモンズ）とともに養子縁組契約のために里親希望の二人の家に向かうジュノ。弁護士とともに待っていたマーク、ヴァネッサと、ぎこちない会話を続けながらもなんとか契約手続きは無事完了。ホッと一息ついたところで、ジュノがマークのギターを発見。二人はお互いが共通の趣味を持っている事を知り、意気投合する。これをきっかけに、紙切れだけの関係が大きく変わってゆく。小さな命を授かったことがきっかけとなり、ジュノは、今まで気づかなかった様々なことを知り、成長してゆく。窮屈そうに生きる大人たちの姿、両親の深くて大きな愛、かけがえのない友情。そして、長い冬が過ぎ、春から初夏に変わる頃、ジュノはいよいよ出産予定日を迎える……。