O filme estreou no Festival Sundance de Cinema em 20 de janeiro de 2006, com seus direitos de distribuição comprados pela Fox Searchlight Pictures em um dos acordos mais caros da história do festival. Ele foi lançado de forma limitada nos Estados Unidos em 26 de julho, e mais tarde teve um lançamento geral em 18 de agosto.

Little Miss Sunshine foi aclamado pela crítica e arrecadou pouco mais de cem milhões de dólares em bilheteria. Foi indicado a quatro Oscars, vencendo em duas indicações: Melhor Roteiro Original para Arndt e Melhor Ator Coadjuvante para Arkin. O filme também venceu o Independent Spirit Award de Melhor Filme além de vários outros prêmios.