明るく幸せに育った11歳の少女ライリーは、父親の仕事の都合で今まで住んでいた田舎に別れを告げ、大都会サンフランシスコに引っ越してくる。ライリーが新しい生活に慣れようとしていく中、彼女の頭の中にある5つの感情──ジョイ〈喜び(ヨロコビ)〉、アンガー<怒り(イカリ)>、ディスガスト<嫌悪(ムカムカ)>、フィアー<恐れ(ビビリ)>、そしてサッドネス<悲しみ(カナシミ)>、それぞれがライリーの幸せを守ろうとぶつかり合う。やがて彼らの行動はライリー自身の感情となり、予想のつかない大事件を巻き起こしていく……。