Apresentando cineastas, contadores de histórias, artistas e membros do elenco de voz de Lightyear, o documentário detalha como o design original da figura de ação de Buzz surgiu e como esse visual se traduziu anos depois no herói da vida real que estrela Lightyear

Joe Gardner é um professor de música de ensino fundamental desanimado por não conseguir alcançar seu sonho de tocar no lendário clube de jazz The Blue Note, em Nova York. Quando um acidente o transporta para fora do seu corpo, fazendo com que ele exista em outra realidade na forma de sua alma, ele se vê forçado a embarcar em uma aventura ao lado da alma de uma criança que ainda está aprendendo sobre si, para aprender o que é necessário para retomar sua vida.

Baseadas na Sala de Comando, o centro de controle dentro da mente de Riley de 11 anos, cinco emoções trabalham sem parar, lideradas pela otimista Alegria. Ela se esforça muito para garantir que Riley esteja sempre feliz, e trabalha ao lado do Medo, Raiva, Nojinho e Tristeza.

Carl Fredricksen é um vendedor de balões que, aos 78 anos, está prestes a perder a casa em que sempre viveu com sua esposa, a falecida Ellie. Após um incidente, Carl é considerado uma ameaça pública e forçado a ser internado. Para evitar que isto aconteça, ele põe balões em sua casa, fazendo com que ela levante voo. Carl quer viajar para uma floresta na América do Sul, onde ele e Ellie sempre desejaram morar, mas descobre que um problema embarcou junto: Russell, um menino de 8 anos.

O astro do susto, Sulley, e seu falante assistente, Mike, trabalham na Monstros S.A., a maior fábrica de processamento de gritos da cidade de Monstrópolis. A principal fonte de energia do mundo dos monstros provém da coleta dos gritos das crianças humanas. Os monstros acreditam que as crianças são tóxicas, e entram em pânico quando uma menininha invade seu mundo. Sulley e Mike fazem de tudo para levar a garota de volta para casa, mas enfrentam desafios monstruosos e algumas situações hilárias em suas atrapalhadas aventuras.