本片再度展示了皮克斯团队卓越的想象力，他们在电影中将探索人类头脑中记忆是如何形成的，五大情绪又是如何掌控了一个人的个性与命运。故事的主角就是这五个小小人。 每个人的成长都绝非一帆风顺，莱莉也是这样。父亲因为工作原因举家搬迁到旧金山，莱莉也只得和曾经熟悉的生活说再见。和所有人一致，莱莉也是被她大脑里的五位情绪小人共同支配——乐乐、怕怕、怒怒、厌厌和忧忧。这五位情绪居住在莱莉脑海里的控制中心，在那里他们可以通过适当调配来指导莱莉的日常生活。然而搬来旧金山，全新的环境与生活都需要莱莉适应，混乱渐渐在控制中心里滋生。莱莉来到新学校的第一天，五位情绪就因为失控令莱莉在新同学面前出丑，混乱中乐乐和忧忧更被抛出控制中心，流落在莱莉的茫茫脑海。只留下怕怕、怒怒和厌厌的控制中心更加混乱，莱莉甚至无法与人进行正常沟通。乐乐和忧忧则要想尽办法要回到控制中心，力求在莱莉完全崩溃之前挽救她的生活以及家庭。