다양한 감정들의 탄생
한 여자아기가 부모님들의 기쁨 속에서 태어났습니다. 그 아이의 이름은 라일리입니다. 라일리가 태어남과 동시에 기쁨이라는 감정이 탄생하게 됩니다. 기쁨 이는 앞에 보이는 버튼을 누르자 라일리가 웃으며 미소를 짓습니다. 그렇게 라일리의 첫 기억은 기쁨의 감정인 노란색 구슬의 형태로 만들어집니다. 그렇게 기쁨 이는 라일리와 단 둘이 있다는 행복감도 잠시 슬픔이라는 감정을 만나게 됩니다. 슬픔 이가 버튼을 누르자 라일리가 울기 시작하고 라일리의 감정 본부에는 새로운 감정들이 늘기 시작합니다. 라일리를 안전하게 지켜주는 소심이, 라일리를 해로운 것으로부터 지켜주는 까칠이, 화가 나는 것은 절대 못 참는 버럭 이가 탄생하게 됩니다. 이렇게 다양한 감정들의 탄생으로 라일리의 내면을 풍부하게 만들어 주지만, 감정 본부에서 리더인 기쁨 이는 아직 슬픔 이의 존재 이유를 찾지 못했습니다. 기쁨 이는 자신의 기쁨을 상징하는 노란색 구슬을 좋아하지만 가장 중요한 구슬은 '핵심 기억' 구슬이었습니다. 핵심 기억은 라일리의 인생에서 가장 중요한 기억을 만든 구슬이었습니다. 그리고 핵심 기억들은 섬의 형태로 만들어지고 섬의 종류는 하키섬, 엉뚱 섬, 우정섬, 정직섬, 가족섬이 있었습니다. 이러한 섬들이 모여 라일리가 존재하는 것입니다. 라일리는 추운 날씨인 미네소타에서 살고 있고 아이스하키를 좋아하는 소녀로 잘 자라고 있었으며 가족들의 사랑을 듬뿍 받으며 매일을 수많은 가능성과 미래를 꿈꾸며 행복하게 살고 있었습니다. 그렇게 라일리가 잠들면 기쁨 이는 하루동안 쌓인 기억 구슬들을 파이프로 보내어 장기 기억 저장소로 보냅니다. 그렇게 기쁨 이는 라일리와 함께 행복하고 평화롭게 살고 있었습니다.
새로운 동네
하지만, 평화로움도 잠시 라일리는 아빠의 직장 문제로 평생을 살았던 미네소타를 떠나고 샌프란시스코로 이사를 가게 됩니다. 정들었던 동네를 떠나 이사를 가는 것은 아쉬웠지만 라일리는 긍정적인 마음들로 새로운 집에 대해서 설렘을 가지고 있었습니다. 하지만, 라일리는 자신의 상상과는 너무나 다른 낡고 허름하고 집을 만나게 됩니다. 새로운 집을 처음 만나자마자 부정적인 감정들과 부정적인 기억 구슬들만 만들어지기 시작합니다. 이 와중에 이삿짐 차도 늦게 오게 되면서 라일리의 부모님들이 싸우게 됩니다. 하지만, 기쁨 이는 이를 해결하기 위해 방법을 찾게 되고 기쁨이 덕분에 가족들이 다시 웃음을 되찾고 화목해지게 됩니다. 그렇게 라일리는 엄마랑 외출을 하면서 즐거웠던 기억을 이야기를 하는 그때, 갑자기 슬픔의 감정인 파란색 화면으로 바뀌면서 라일리의 표정이 슬픈 표정으로 바뀝니다. 슬픔 이가 구슬을 만져서 노란색 구슬이었던 것이 파란색으로 변하게 된 것이었습니다. 이때, 슬픔 이는 중요한 핵심 기억 구슬도 만지려고 하자 기쁨 이는 슬픔 이는 제지합니다. 슬픔 이는 자신도 왜 이러는지 모르겠다며 자책을 하고 기쁨 이는 슬픔 이가 즐거워지게 라일리가 즐거웠던 기억을 얘기해 주지만 둘은 같은 일도 다른 감정으로 기억을 하고 있었습니다. 이에 기쁨 이는 슬픔 이가 더 이상 사고를 치지 않게 쓸데없는 일을 넘겨줍니다.
새로운 학교
드디어 새로운 학교에 가는 날 아침, 기쁨이는 각 감정들에게 라일리가 완벽하고 행복한 학교생활을 하기 위해 역할을 나눠줍니다. 특히, 슬픔이에게는 가장 중요한 역할이라고 말을 하는데 동그란 선을 그리며 이 선을 넘지 않도록 하라고 슬픔 이에게 말을 합니다. 그렇게 라일리는 등교하기 전 부모님들과 항상 하던 몽키 흉내를 내면서 씩씩하게 등교를 합니다. 드디어 자기소개 시간이 온 라일리는 처음에는 긴장했지만 점점 자신의 이야기를 즐거웠던 기억을 상상하며 행복하게 이야기를 하던 그때, 또다시 슬픔의 감정인 파란색으로 화면이 바뀌기 시작합니다. 슬픔 이가 또다시 기억 구슬을 만져 파란색으로 변하게 한 것이었습니다. 이내 라일리는 표정이 점점 슬픈 표정으로 바뀌고 결국 라일리는 등교 첫날에 눈물을 보이고 맙니다. 그 와중에 슬픔 이는 자꾸만 무언가를 만지고 기쁨 이는 그런 슬픔 이를 제지하지만 슬픔의 감정으로 핵심 기억이 만들어지고 맙니다. 기쁨 이는 라일리가 행복하기 위해서는 파란색 구슬의 핵심 기억은 만들어지면 안 된다고 생각하여 그 구슬을 쓰레기통으로 보내려고 하지만 슬픔 이는 이런 상황을 막으려고 구슬을 뺏으려고 합니다. 그렇게 둘은 실랑이 통에 핵심 기억들이 흩어지게 되고 모든 섬들과의 연결 줄이 끊기게 됩니다. 그러다 기쁨이 와 슬픔 이는 파이프에서 나오는 바람으로 기억 본부에서 멀리 떨어진 장기 기억 저장소로 가게 됩니다. 그렇게 라일리의 섬들의 불빛들이 모두 꺼지게 되고 기쁨 이는 기억 본부로 돌아가서 핵심 기억을 입력하면 모든 것이 정상적으로 돌아올 거라고 이야기하고 그렇게 라일리를 위해 기억 본부로 가기 시작합니다.
틀어진 감정들
평소와 같이 저녁 식사를 하던 중, 라일리 엄마가 라일리에게 샌프란시스코에도 주니어 하키팀이 있다며 내일 방과 후에 가보자고 이야기를 합니다. 하지만 감정 본부에는 기쁨 이가 없는 상황이고 소심이, 까칠이, 버럭 이만 남은 상태였습니다. 까칠이가 기쁨이인 척 조작을 하지만 라일리는 기쁜 말투가 아닌 비꼬는 말투로 이야기를 하게 됩니다. 이를 눈치챈 엄마는 오늘 어땠냐고 물어보지만 사소한 질문에도 라일리는 까칠하고 짜증 난다는 듯한 말투로 부모님에게 이야기를 합니다. 그러다 버럭이 감정 때문에 아빠랑 싸우게 되고 라일리는 화를 내며 방으로 들어갑니다. 하지만, 라일리 아빠는 미안한 감정이 들어 라일리의 기분을 풀어주려 장난을 치며 다가가지만 라일리의 섬들은 이미 불빛이 꺼진 상태이며 장난섬인 엉뚱 섬이 발동을 하지 못해 라일리는 아빠를 외면합니다. 그때, 엉뚱 섬이 무너지게 되면서 쓰레기장으로 떨어지게 됩니다. 이러한 상황을 본 기쁨이 와 슬픔 이는 더 빨리 가기 위해 길을 찾아보지만 쉽지 않았습니다. 그때, 기쁨 이는 슬픔 이에게 역할을 주었던 책을 읽어라고 했었던 것이 생각이 나고 슬픔 이가 읽었던 설명서 중 본부로 돌아가는 방법이 적혀 있었던 것이었습니다. 하지만, 무기력함에 빠진 슬픔 이는 가는 방법을 제대로 설명을 해주지 못했습니다.
한편, 라일리는 자신의 절친과 영상통화를 하고 있었는데, 친구가 하키 팀에 새로 온 친구의 사진을 보여주며 소개하자 라일리는 배신감과 알 수 없는 질투심으로 버럭 이의 감정이 발동이 되어 친구에게 화를 내며 전화를 끊습니다. 이때, 우정섬도 쓰레기통으로 떨어지게 됩니다. 기쁨 이는 서둘러 본부로 돌아가려던 그때, 어렸을 적 라일리의 상상 속 친구인 빙봉을 만나게 됩니다. 그렇게 빙봉은 본부로 돌아가는 길을 가르쳐 주면서 셋은 함께 여정을 떠납니다. 그리고 빙봉은 생각 기차를 타면 빠르게 갈 수 있다며 가는 길에 상상의 나라에 가게 됩니다. 거기에는 라일리와 빙봉이 함께 탔었던 로켓도 있었습니다.
빙봉을 위로하는 슬픔이
샌프란시스코에서 새로운 하키팀을 들어가기 위해 테스트를 하러 온 라일리는 하키섬도 작동이 되지 않았습니다. 본부에 남은 감정들이 라일리의 하키에 대한 행복한 기억들을 모조리 찾아 억지로라도 발동하려고 하지만 역시 되지 않았습니다. 이내 라일리는 하키를 하다 넘어지게 되고 이에 버럭 이가 화를 내면서 라일로도 하키채를 집어던지면서 도중에 경기를 포기합니다. 결국 하키섬도 무너져 쓰레기통으로 떨어지고 맙니다. 이내 서둘러 본부로 가려던 그때, 상상의 나라에서 직원들이 쓰레기를 수거해 가는데 거기에는 빙봉의 로켓도 있었습니다. 빙봉은 로켓을 구하려고 뛰어가지만 결국 로켓은 쓰레기장으로 떨어지고 맙니다. 이에 빙봉은 절망감과 슬픔으로 우울감에 빠져 있었습니다. 기쁨 이는 이런 빙봉을 장난을 치며 웃겨보려고 하지만 빙봉은 미동조차 없었습니다. 하지만, 이에 슬픔 이가 빙봉을 위로와 공감을 해주면서 빙봉은 울음을 터트립니다. 이런 슬픔 이에 기쁨 이는 자꾸만 슬픈 감정과 상황을 만드는 건지 답답해하고 있었지만, 빙봉은 금방 울음을 그치고 마음이 진정되면서 다시 기차역으로 가자고 합니다. 기쁨 이는 놀라며 슬픔 이에게도 슬픔이만이 할 수 있는 일이 있다는 것을 깨닫게 됩니다. 그렇게 셋은 기차를 타게 되고 본부로 향하게 됩니다.
라일리의 가출
한편, 본부에서는 라일리의 행복을 위한 방법들을 찾고 있었습니다. 이에 버럭 이는 좋은 아이디어가 생각이 났다고 말하고 좋은 핵심 기억들은 미네소타와 연결이 되어 있다며 다시 미네소타로 가면 된다고 이야기를 합니다.
그렇게 본부에서는 라일리의 불행을 더 이상 보기 싫었던 버럭이는 생각했었던 아이디어를 실행하기 시작합니다. 이에 라일리는 미네소타로 가기 위한 버스표를 구하기 위해 부모님 지갑에 몰래 돈을 빼는 행위까지 하게 되고 이때, 정직섬이 무너지면서 정직섬과 연결이 되어 있던 생각 열차의 다리도 무너지게 되어 기차도 떨어지게 됩니다. 무사히 탈출 한 기쁨이 와 슬픔이, 빙봉은 라일리가 가출한다는 소식을 듣게 됩니다. 이제 본부로 가는 마지막 방법인 가족섬으로 서둘러 향합니다. 하지만, 부모님 몰래 가출을 하려던 라일리로 가족섬도 무너져 내리려고 했었습니다. 그때, 본부와 연결되어 있는 회상 튜브를 발견하고 그곳으로 가기로 합니다. 서둘러 회상 튜브를 타고 가려던 그때, 슬픔 이도 함께 타면서 핵심 기억들이 파란색으로 변하려고 하자 기쁨 이는 슬픔 이를 밀어버립니다. 기쁨 이는 잠시 고민하더니 라일리의 행복만 생각하며 회상 튜브의 문을 닫고 기쁨이 혼자서만 갑니다.
그 시각, 부모님의 배웅을 무시하고 라일리는 미네소타로 가기 위해 집을 떠납니다. 그로 인해 모든 것이 무너지면서 회상 튜브도 무너지게 되고 기쁨이 와 기쁨 이를 구하려던 빙봉은 쓰레기통으로 떨어지게 됩니다.
빙봉의 로켓
영원히 기억될 수 없는 쓰레기통에 떨어진 기쁨 이는 자신은 그저 라일리를 행복하게 해주고 싶었지만 모든 것을 망치게 되어 이내 눈물을 흘립니다. 그때, 기억 구슬에 눈물이 떨어져 눈물을 닦으려던 중 라일리의 기억을 되돌려 보게 되어 자신이 이때까지 슬픔 이의 존재 이유를 알지 못했던 것을 이제야 깨닫게 됩니다. 슬픔이 있었기 때문에 기쁨이 있었다는 것을 알게 된 것입니다. 이에 기쁨 이는 포기하지 않고 위로 올라갈 방법을 찾는데 그곳에서 빙봉의 로켓을 발견합니다. 기쁨이 와 빙봉은 노래를 불러 로켓을 작동시키고 점점 위로 올라갑니다. 계속되는 실패에도 둘은 포기하지 않고 시도를 하다 보니 로켓도 점점 높이 올라가게 되지만 한계가 있었습니다. 이에 빙봉은 다시 한번 더 하자며 기쁨 이에게 손을 내밀고 둘은 함께 힘차게 노래를 부르며 위로 올라갑니다. 하지만, 빙봉은 기쁨 이가 노래를 부르던 틈에 다시 쓰레기장으로 내려가고 그 덕분에 기쁨 이는 무사히 위로 올라오게 됩니다. 기쁨 이는 올라왔다고 좋아하던 그때, 빙봉이 없다는 것을 알아차리고 빙봉은 좋아하며 어서 가서 라일리를 구해주고 나 대신 라일리를 달나라에 보내달라며 빙봉은 완전히 사라지게 됩니다.
슬픔 이의 존재 이유
한편, 집으로 돌아온 라일리의 부모님들은 시간이 지났음에도 라일리가 돌아오지 않아 라일리에게 전화를 겁니다. 하지만, 라일리는 받지 않았고 이에 본부에 남은 감정들은 가출이 최악의 선택이었다는 것을 깨닫게 지금이라도 라일리의 마음을 돌리려고 하지만 본부의 감정 제어판은 돌처럼 굳어 가고 있었으며, 이제 라일리는 아무 감정도 못 느낀다는 것을 깨닫게 됩니다. 같은 시각, 기쁨 이는 슬픔 이는 서둘러 찾고 있는데 슬픔 이는 자신을 자책하며 자신은 라일리에게 필요 없는 존재라고 이야기를 하며 구름을 타고 도망갑니다. 이에 기쁨 이는 방법을 찾아 구름을 타고 가는 슬픔 이를 향해 날아갑니다. 기쁨 이는 다행히 슬픔 이를 만나게 되고 둘은 본부의 창문까지 오게 됩니다. 본부에 있는 소심이, 까칠이, 버럭이 덕분에 둘은 무사히 본부로 들어오게 되었습니다. 이에 기쁨 이는 슬픔 이에게 너 만이 할 수 있고 라일리는 네가 필요하다는 말을 하고 이 말을 들은 슬픔 이는 용기를 내어 제어판을 작동시켜 봅니다. 이때, 돌처럼 굳은 제어판이 슬픔 이의 손길로 다시 정상적으로 돌아오게 됩니다. 그때, 라일리도 정신이 번쩍 들어 버스 기사 아저씨 보고 버스를 얼른 세워달라고 말을 합니다.
이 시각, 라일리의 부모님들은 학교에도 가지 않았다는 소식을 듣고 라일리를 걱정을 하고 있던 그때, 라일리가 집으로 돌아옵니다. 이에 부모님들은 라일리를 상태를 확인하고 괜찮은지 물어보며 걱정을 합니다. 이 상황을 지켜보던 기쁨 이는 핵심 기억 구슬들을 슬픔 이에게 건네줍니다. 이에 핵심 기억 구슬들이 파랗게 물들어 가고 라일리는 서러움과 애틋함, 그리고 그리움으로 가득 찬 추억들이 떠오르면서 눈물을 흘립니다. 이에 라일리는 눈물을 흘리면서 자신의 진정한 속마음과 감정들을 부모님에게 표현합니다. 라일리의 부모님들도 라일리에 대한 안쓰러움과 미안한 감정으로 라일리를 따뜻하게 꼭 안아줍니다.
그리고 슬픔 이는 기쁨 이를 데려와 함께 제어판을 작동하니 라일리의 표정은 슬픈 표정에서 안정감과 행복감이 드는 표정으로 바뀝니다. 그 순간 기억 구슬이 만들어지고 이는 하나의 색깔이 아닌 기쁨의 감정과 슬픔의 감정이 섞여 있는 구슬이 만들어지고 이로 인해 모든 섬들이 더 풍부하고 단단한 섬으로 만들어지게 되었습니다. 그렇게 다시 화목한 가정으로 돌아온 라일리는 다시 하키 시합에 나가게 되면서 영화는 끝이 납니다.