모든 사람의 머릿속에 존재하는 감정 컨트롤 본부. 그곳에서 불철주야 열심히 일하는 기쁨, 슬픔, 버럭, 까칠, 소심 다섯 감정들. 정든 옛 동네를 떠나 도시로 이사하는 라일리 가족. 이사 후 새로운 환경에 적응해야 하는 라일리를 위해 그 어느 때 보다 바쁘게 감정의 신호를 보내지만 우연한 실수로 기쁨과 슬픔이 본부를 이탈하게 되자 라일리의 마음 속에 큰 변화가 찾아온다. 라일리가 예전의 모습을 되찾기 위해서는 기쁨과 슬픔이 본부로 돌아가야만 한다. 그러나 엄청난 기억들이 저장되어 있는 머릿속 세계에서 본부까지 가는 길은 험난하기만 한데...
호탕한 설리와 재치만점 마이크는 몬스터 주식회사 겁주기 팀의 최우수 콤비다. 매일 밤 투철한 직업정신으로 인간 세계로 통하는 벽장 문을 열던 설리와 마이크 콤비는 어느 날 일생일대의 실수를 저지른다. 덜 닫힌 벽장 문 사이로 인간아이 부가 몬스터 세계에 침입한 것. 설리와 마이크는 부를 인간세계로 돌려보내고 사건을 조용히 수습하려 하지만 부는 설리를 무서워하기는커녕 애완 야옹이쯤으로 생각하고 쫄래쫄래 따라다닌다. 부의 침입이 발각되자 몬스터 주식회사는 발칵 뒤집히고 마는데...
밥 파는 한때 미스터 인크레더블이라는 이름으로 불리며 보이지 않는 곳에서 악의 무리들을 일망타진하던 슈퍼히어로 가정의 든든한 버팀목이자 정신적 지주인 그는 슈퍼히어로였다가 외압에 의하여 평범한 아버지이자 남편으로 바뀐 자신의 변신을 받아들이기 힘들어한다. 그러던 어느 날 집으로 돌아온 그에게 출처를 알 수 없는 지령이 떨어진다. 출동할 곳은 본토와 아득히 떨어진 섬, 특명을 내린 사람을 알 수 없는 1급 비밀작전. 은퇴한지 15년, 이미 몸은 초강력 허리띠조차 튕겨버릴 정도로 망가져버린 그가 다시 빛나는 영웅으로 복귀할 수 있을지...
매사에 열심이지만 이론만 빠삭한 마이크와 무늬만 엄친아인 허세 몬스터 설리는 몬스터 주식회사 입사의 꿈을 안고 취업 100% 보장 특성화 대학 몬스터 대학교에 입학한다. 하지만 성격도 재능도 정반대인 둘은 첫날부터 삐걱거리며 급기야는 개교이래 최악의 라이벌이 되고야 만다. 하지만 그들이 힘을 합쳐야 하는 순간이 찾아온다. 부푼 꿈을 안고 몬스터 대학교에 진학한 그들이 전공 퇴출 위기에 몰리면서, 교내 겁주기 대회에 팀을 이뤄 출전하기로 한 것. 그렇게 그들은 엄한 학장의 경계 속에 최약체 팀으로 대회에 나선다. 하지만 초반의 실수를 딛고 이내 승승장구하며 교내의 영웅으로 떠오르기 시작한다.
Lightning McQueen and Mater are driving in Radiator Springs and drive past Red, who is hosing some plants near Stanley. Mater tells Lightning that he used to be a firetruck, but Lightning doesn't believe Mater.