小女孩莱莉（凯特林·迪亚斯 Kaitlyn Dias 配音）因父亲的工作变动而举家搬迁至旧金山，开始全新的生活。与此同时，莱莉脑中控制“喜悦”和“悲伤”两种情感的“乐乐”（艾米·波勒 Amy Poehler 配音）与“忧忧”（菲利丝·史密斯 Phyllis Smith 配音）双双被挤出大脑指挥中心，迷失在茫茫脑海中。只有大脑控制的愤怒愤怒的指挥中心”（刘易斯黑色刘易斯黑配音），控制恐惧“惊讶”（比尔哈德尔比尔哈德尔配音）和控制厌恶“累”（Mindy Kaling Mindy Kaling配音），原本乐观的莱莉变得愤世嫉俗。快乐和悲伤尽快回到指挥中心的大脑，让她恢复正常的心情是快乐的