Tratto dal romanzo “Un padre a ore” di Anne Fine, Mrs. Doubtfire racconta la storia di Daniel Hillard (Robin Williams), un doppiatore molto abile a modificare il tono della sua voce che però si ritrova senza lavoro. Sposato con Miranda (Sally Field), il loro rapporto è in crisi e, dopo l'ennesima ragazzata dell'uomo, la moglie chiede il divorzio.
Daniel è disperato, perché viene così allontanato dai suoi tre figli, che può ora vedere solo per un giorno a settimana. Architettato un abile travestimento, Daniel si presenta allora nei panni di Mrs. Doubtfire al colloquio di Miranda per una governante. In questo modo, l'uomo può stare vicino ai suoi bambini.
Grazie ai suoi modi gentili e alla sua abilità nel risolvere i problemi, tutti si affezionano alla nuova arrivata, Miranda compresa.
Tra divertenti gag e momenti toccanti, alla fine Miranda scopre che dietro Mrs. Doubtfire si nasconde il suo ex marito e gli fa una scenata.
Il giudice conferma dunque la sentenza di affidamento dei ragazzi alla madre, ma Daniel trasforma la governante Mrs. Doubtfire in un personaggio di uno show televisivo, che riscuote grande successo.
Vedendo i figli tristi senza il padre, Miranda capisce il profondo legame che li unisce, così chiede al tribunale di annullare la sentenza, e consente a Daniel di vedere i bambini tutti i giorni.
