小女孩萊莉（凱特林·迪亞斯KaitlynDias配音）因父親的工作變動而舉家搬遷至舊金山，開始全新的生活。與此同時，萊莉腦中控制“喜悅”和“悲傷”兩種情感的“樂樂”（艾米·波勒AmyPoehler配音）與“憂憂”（菲利絲·史密斯PhyllisSmith配音）雙雙被擠出大腦指揮中心，迷失在茫茫腦海中。大腦指揮中心只剩下控制憤怒的“怒怒”（劉易斯·布萊克LewisBlack配音）、控制恐懼的“驚驚”（比爾·哈德爾BillHader配音）與控制厭惡的“厭厭”（敏迪·卡靈MindyKaling配音），這使原本樂觀開朗的萊莉變得憤世嫉俗。樂樂與憂憂要盡快回到大腦指揮中心，讓萊莉重拾原本快樂正常的情緒……