Peu après avoir fêté ses 13 ans, une adolescente doit faire face au chamboulement provoqué par la soudaine arrivée de nouvelles émotions dans sa vie.
Riley, qui vient tout juste de fêter ses 13 ans, est désormais une adolescente, ce qui déclenche un chamboulement majeur au sein du quartier général qui se trouve dans son cerveau. En effet, les habituels locataires des lieux doivent faire face à la soudaine arrivée de nouvelles émotions lors d'un stage de hockey. La première est Anxiété, rapidement suivie d'Ennui, Envie et Embarras. La cohabitation entre les émotions est d'autant plus difficile qu'Anxiété s'est mis en tête de modifier la personnalité de Riley. Pour y parvenir, elle décide de chasser Joie, Tristesse, Colère, Peur et Dégoût hors du quartier cérébral...
Les studios Pixar offrent une suite réussie en tous points, où la petite Riley a bien grandi et connaît désormais les affres de la puberté.