Juntos pelo Acaso acompanha Holly Berenson (Katherine Heigl) e Eric Messer (Josh Duhamel) que se conhecem, mas o primeiro encontro deles é um verdadeiro desastre. A única coisa que eles têm em comum é a paixão pela afilhada Sophie (Alexis Clagett/Brynn Clagett). Só que um acidente fatal deixou a menina órfã dos pais e a dupla foi designada para cuidar da pequenina. Obrigados a permanecerem juntos para cuidar dela, eles enfrentam as dificuldades típicas de quem passa a ser pai e mãe de uma hora para outra e começam a se entender melhor.