Главная героиня анимационного фильма Головоломка девочка Райли, ей 11 лет, она обожает свою дружную семью и хоккей. И как у любого человека на Земле, ее жизнь контролируют 5 различных эмоций: Радость, Печаль, Брезгливость, Страх, Гнев, но именно энергичная Радость каждый день старается сделать поведение ребенка чуточку лучше: всегда улыбаться и никогда не унывать. Но однажды Райли со своей семьей из холодной Миннесоты переезжает в мегаполис. Для маленькой девочки переезд в огромный город, потеря лучших друзей и перевод в новую школу оказывается большим стрессом, а каждая из пяти эмоций уверена, что именно она точно знает, как поступить в этой непростой ситуации, из-за этого в сознании Райли настает полная каша. В один день Радость, которая не давала героине унывать в незнакомом городе, вместе с Печалью случайно потерялись в глубинах памяти. И теперь только Страх, Брезгливость и Гнев остались в сознании девочки, три эмоции растерянно пытаются понять, как им дальше поступить, и вот уже девочка из непосредственного и жизнерадостного ребенка превращается во вредного подростка. А Радость и Печаль тем временем пытаются найти выход в бесконечном лабиринте памяти.