Riley Anderson, una alegre niña de 11 años, se muda con su familia desde su ciudad natal en Minnesota a la bulliciosa San Francisco. Este cambio drástico en su vida despierta un torbellino de emociones que alteran el Cuartel General, el centro de control de su mente, donde residen cinco emociones personificadas: Alegría (líder indiscutible), Tristeza, Miedo, Furia y Asco.
Alegría, siempre optimista y entusiasta, se esfuerza por mantener a Riley feliz, mientras que Tristeza, incomprendida y relegada a un segundo plano, cuestiona su propio propósito. La mudanza desencadena una serie de eventos que desafían el dominio de Alegría y hacen que Tristeza tome un papel inesperado.
Cuando Alegría y Tristeza se ven accidentalmente expulsadas del Cuartel General, se embarcan en una peligrosa aventura a través de las Islas de la Personalidad, donde se forman los recuerdos, las aficiones y las creencias de Riley. Mientras tanto, Furia, Miedo y Asco intentan mantener a Riley a flote en su nueva ciudad, pero sus decisiones impulsivas la llevan por un camino equivocado.
En su viaje, Alegría y Tristeza descubren que la tristeza no es tan mala como la creían. De hecho, al permitirse sentir tristeza, Riley puede procesar mejor sus emociones y crecer como persona. Juntas, logran regresar al Cuartel General y restaurar el equilibrio emocional de Riley.