La jeune Riley a dû quitter sa ville natale dans le Mid-Ouest pour venir s'installer à San Francisco, à cause du travail de son père. Elle essaie de s'habituer à cette nouvelle vie, guidée par ses émotions : la Joie, la Peur, la Colère, le Dégoût et la Tristesse. C'est depuis le Quartier Cérébral, le centre de contrôle de l'esprit de Riley, que ses émotions la conseillent dans la vie de tous les jours...