Im Hauptquartier, dem Kontrollzentrum im Kopf der elfjährigen Riley, leisten fünf Emotionen Schwerstarbeit: Angeführt von der optimistischen FREUDE, die Riley immer nur glücklich sehen möchte, sorgt sich ANGST ständig um Rileys Sicherheit, während WUT auf der Suche nach Gerechtigkeit bisweilen die Hutschnur platzt. Und die aufmerksame EKEL schützt den Teenager davor, sich zu vergiften – körperlich oder mental. Nur die unglückliche KUMMER weiss nicht so Recht, was ihre Aufgabe ist – nun ja, die anderen offensichtlich aber auch nicht.

Als Rileys Familie eines Tages vom Land in eine fremde grosse Stadt zieht, sind die Emotionen gefragt, Riley durch die bislang schwerste Zeit ihres Lebens zu helfen. Aber als FREUDE und KUMMER durch ein Missgeschick tief im Gedächtnis des Mädchens verschwinden, liegt es an den anderen drei Emotionen, das Chaos in den Griff zu bekommen. Dummerweise haben FREUDE und KUMMER versehentlich wichtige Kernerinnerungen von Riley mitgenommen und müssen diese nun unbedingt ins Hauptquartier zurückbringen, wenn sie nicht für immer verloren gehen sollen.

Es beginnt eine aufregende Reise durch ihnen unbekannte Hirnregionen wie das Langzeitgedächtnis, das Fantasieland, das Abstrakte Denken und die Traum Studios, die von den beiden Emotionen alles abverlangt – auch, über den eigenen Gefühlsrand hinauszuwachsen...