Riley é uma menina de 11 anos que terá que dizer adeus a uma vida feliz no estado americano do Minnesota e começar uma nova vida, bastante do seu desagrado, em São Francisco. Numa viagem ao interior do seu cérebro, percebe-se como se formam as memórias e como da ação conjunta de cinco emoções – alegria, nojo, raiva, tristeza e medo – se definem experiências fundamentais, como fazer novos amigos.