Шестнадцатилетняя школьница из Миннесоты Джуно МакГафф (Эллен Пейдж) узнаёт, что беременна от своего друга и давнего поклонника, Поли Бликера (Майкл Сера). Хотя вначале девушка думает сделать аборт, она отказывается от этой мысли и решает отдать ребёнка на усыновление. С помощью своей подруги Ли (Оливия Тирлби) по объявлению в газете Джуно находит пару, которая, по мнению девушки, сможет должным образом воспитать дитя. Вместе со своим отцом Маком (Дж. К. Симмонс) Джуно встречается с этой парой, Марком и Ванессой Лорингами (Джейсон Бэйтман и Дженнифер Гарнер), в их доме и выражает своё желание на закрытое усыновление.

Ванесса слишком опекает Джуно, поэтому вначале их отношения не складываются. Джуно и Ли видят в магазине Ванессу, разговаривающую с детьми. Джуно уговаривает будущую приёмную мать поговорить с малышом в животе, и та чувствует его удар. Отношения Джуно с Марком складываются легче. Выясняется, что они оба любят панк-рок и ужастики. Раньше у Марка была собственная рок-группа (всё связанное с ней с разрешения Ванессы теперь хранится в отдельной комнате дома), а теперь он пишет музыку для рекламных роликов. Несмотря на предупреждение своей мачехи (Эллисон Дженни), Джуно иногда проводит с Марком некоторое время.

Во время беременности Джуно борется со своими чувствами к Поли, который явно — хотя и бездеятельно — в неё влюблён. Девушка поддерживает внешнее безразличие к нему, и в то же время ей больно и она злится на него, когда узнаёт, что он пригласил другую на студенческий бал. Поли напоминает Джуно, что это по её инициативе они не общаются и что это она разбила его сердце. Он также говорит о том, что Джуно испытывает к нему чувства, но не хочет этого признать.

Незадолго до рождения ребёнка Джуно вновь посещает Марка, и на этот раз их встреча проходит весьма эмоционально. Марк сообщает, что он уходит от жены. Когда Ванесса приезжает домой, Марк, к её сильному удивлению, говорит, что пока не готов стать отцом и что он хочет сперва осуществить свои мечты, которые она не разделяет. Джуно наблюдает за тем, как рушится брак Лорингов, уезжает и плачет, сидя в машине на обочине дороги. Затем она принимает решение, возвращается к дому Лорингов, оставляет записку и уезжает прежде, чем они открывают дверь.

После откровенного разговора с отцом Джуно наконец смиряется со своей любовью к Поли. Девушка сообщает ему о своих чувствах и убеждается, что они взаимны. На соревнованиях по бегу Поли замечает, что Джуно нет на трибуне, и догадывается, что она рожает. Поли бросается в госпиталь, чтобы быть с ней (Джуно не предупредила его, потому что не хотела, чтобы он пропустил соревнования). Прибыв на место, Поли узнаёт, что Джуно уже родила сына, и успокаивает её. В госпиталь приезжает и Ванесса. Она с радостью усыновляет новорожденного как мать-одиночка. А на стене детской комнаты в доме Ванессы в рамке висит записка Джуно, адресованная только ей: «Ванесса, если ты всё ещё за, то я тоже за. Джуно». Фильм заканчивается летом. Джуно и Поли играют на гитарах, поют и затем целуются.