Koala Buster Moon leitet ein Theater, um das es nicht sonderlich gut bestellt ist. Als er merkt, dass er ohne Anstrengungen nicht aus den roten Zahlen kommt, ruft Buster kurzerhand zu einem Gesangswettbewerb auf. Gemeinsam mit seinem treuen Freund, dem Schaf Eddie, das am liebsten an der Konsole zockt und am Pool rumhängt, lädt er zum Vorsingen. Unter den Teilnehmern des Wettbewerbs sind der rappende Jung-Gorilla Johnny, die alleinerziehende Schweine-Mama Rosita, die betrügerische Jazz-Maus Mike, die unter Lampenfieber leidende Elefanten-Teenagerin Meena und Stachelschwein-Weibchen Ash, das seinen arroganten Freund loswerden und nun auf Solopfaden wandeln will. Jedes der stimmgewaltigen Tiere träumt von der großen Karriere...

Die elfjährige Riley wird plötzlich aus ihrem bisherigen Leben im mittleren Westen gerissen, als ihr Vater einen neuen Job annimmt. Diese berufliche Veränderung bringt die Familie nach San Francisco und die Gefühle der Tochter ganz schön durcheinander. Wie alle Menschen wird auch Riley von ihren Emotionen geleitet: Freude, Angst, Wut, Ekel und Traurigkeit leben im Kontrollzentrum von Rileys Verstand, von wo aus sie dem jungen Mädchen Ratschläge erteilen und ihr zur Seite stehen. Doch nach dem Umzug haben Riley und ihre Gefühle Probleme mit dem Leben in der fremden Stadt und es geht turbulent zu in der innerlichen Kommandozentrale ihrer Emotionen. Obwohl Freude versucht, positiv zu bleiben, kriegen sich die Gefühle darüber in die Köpfe, wie sie Riley am besten durch den veränderten Alltag in der neuen Stadt, dem neuen Haus und der neuen Schule navigieren.