En un pequeño pueblo de México, Miguel es un joven con un gran sueño: convertirse en un músico famoso, a pesar de que su familia tiene una estricta prohibición sobre la música debido a un oscuro secreto familiar. Cada año, durante el Día de los Muertos, Miguel anhela rendir homenaje a su ídolo, el legendario cantautor Ernesto de la Cruz, por lo que decide robar su guitarra de la tumba para participar en un concurso local. Sin embargo, al hacerlo, es transportado a la vibrante y colorida Tierra de los Muertos.

En un mundo donde los juguetes cobran vida cuando los humanos no están mirando, Andy, el dueño de estos adorables personajes, está a punto de entrar en la universidad y dejar atrás su infancia. Woody, Buzz Lightyear y el resto de la pandilla se enfrentan a un futuro incierto. Cuando accidentalmente son donados a una guardería en lugar de ser guardados en el ático, los juguetes se ven obligados a adaptarse a su nuevo entorno.

En un mundo donde los coches son los protagonistas, un joven y arrogante auto de carreras llamado Rayo McQueen está decidido a ganar el prestigioso Piston Cup. Sin embargo, su ambición lo lleva a un inesperado giro del destino cuando, tras un accidente durante la carrera, termina perdido en un pintoresco pueblo llamado Radiator Springs. Este lugar, que una vez fue bullicioso y lleno de vida, ahora ha caído en el olvido, y sus singulares habitantes—desde el sabio Doc Hudson hasta la calurosa Sally—no están muy emocionados de recibir a un competidor egocéntrico.

En un mundo donde los monstruos son la norma, la energía de la ciudad de Monstrópolis proviene de los gritos de los niños. En este entorno peculiar, Sulley, un gran y peludo monstruo azul, y su mejor amigo Mike Wazowski, un pequeño monstruo verde con un ojo, trabajan en la fábrica de sustos más grande del lugar. La rutina de Sulley se ve sacudida cuando una niña humana, Boo, accidentalmente entra en el mundo de los monstruos.

En un pequeño mundo bajo el sol, una colonia de hormigas vive en un constante estado de ansiedad debido a la opresiva llegada anual de un grupo de saltamontes que se alimenta de su trabajo. Flick, una hormiga inventora con ideas un poco fuera de lo común, está decidido a encontrar una forma de liberarse del yugo de los saltamontes. Después de un desafortunado incidente que arruina la cosecha, Flick se siente culpable y decide que es hora de tomar acción.