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...