O filme conta a história de Riley, uma menina de 11 anos que enfrenta importantes mudanças na sua vida após seus pais decidirem se mudar de Minnesota para viver em São Francisco. Dentro da cabeça de Rilley vive várias emoções, como a Alegria, o Medo, o Nojinho, a Raiva e a Tristeza. Quem lidera essas emoções é a Alegria que faz de tudo para a vida de Riley seja sempre feliz. Mas uma confusão na sala de controle faz com que ela e a Tristeza seja expelidas para fora e agora elas precisam andar por diversas ilhas que existem no pensamento da pequena garota e retomar á sala de controle. Enquanto isso a vida de Riley muda completamente.
