Головна героїня мультфільму – дівчинка на ім'я Райлі Андерсон. Як і всі дівчатка, вона вміє веселитися і радіти, а іноді сумувати чи боятися чогось. Причина цього - крихітні істоти, що живуть у штаб-квартирі формування емоцій – її голові. Радість – найголовніша з емоцій, але їй увесь час заважають гнів, відраза, страх і сум. Що б не відбувалося навколо, вони починають радитися між собою і, в залежності від того, хто з них переможе, Райлі або радіє, або засмучується.
Мультфільм "Думками навиворіт" від студії Pixar Animation спільно з Walt Disney заснований на оригінальній ідеї оскароносного Піта Доктера ("Валлі", "Історія іграшок", "Корпорація монстрів", "Вгору"). Доктер почав працювати над фільмом в 2011 році і зізнався, що історія одна з найбільш складних з тих, з якими йому доводилося мати справу.