刚步入青春期的小女孩莱莉脑海中的复杂情绪进行着一场奇妙冒险。在她的大脑总部，正经历着一场突如其来的大拆迁，为意想不到的新情绪腾出空间。一直以来配合默契的情绪小伙伴乐乐（艾米·波勒配音）、忧忧（菲利丝·史密斯配音）、怒怒（刘易斯·布莱克配音）、怕怕（托尼·海尔配音）和厌厌（莉萨·拉皮拉配音），在新情绪焦焦（玛雅·霍克配音）的突然到来时变得不知所措。焦焦认为莱莉要多为未来考虑，建立新的自我认知，于是他把第一部的情绪五人组关进了大脑记忆区，用焦虑驱使莱莉做出一系列不理智的行为。为了阻止焦焦对莱莉的伤害，五人组需要重新夺回情绪控制中心。