Il film segna il primo lungometraggio Pixar diretto esclusivamente da una donna. Ambientato a Toronto, Ontario, nel 2002, il film segue Meilin "Mei" Lee (Chiang), una studentessa cinese-canadese di 13 anni che si trasforma in un panda rosso gigante quando prova un'emozione forte, a causa di una maledizione ereditaria. "Mei" Lee è una persona di successo che ha appena compiuto 13 anni e si considera perfetta; avendo padroneggiato le sue lezioni come studentessa A+, ha raccolto uno stretto gruppo di amici che la pensano allo stesso modo, composto dalla fredda Miriam, dall'impassibile Priya e dall'intensa Abby, ed è devota al suo tempio di famiglia che onora il suo antenato Sun Yee, un'amante di animali. Mei e le sue amiche sono ossessionate dall'ultima boy band 4★Town che arriverà a Toronto il 18 maggio, secondo Abby.
La madre Ming è estremamente ossessiva nei confronti della figlia e Mei reprime le sue emozioni per mantenere il comportamento di fedele figlia devota e studiosa, le reprime talmente tanto che ne esprime la collera nel momento in cui la madre le fa fare l'ennesima figuraccia davanti ai suoi compagni di scuola, collera comunque soffocata sempre per amore devoto. Ed è così che si scatena anche su di lei l'antica maledizione delle donne di famiglia di cui il tempio in cui vive ne venera la discendenza:
Quando il marito di Sun Yee andò a combattere in guerra, lei chiese agli dei di darle il potere di proteggere le sue figlie. Sotto una luna rossa, le fu concessa la capacità di trasformarsi in un panda rosso gigante e riuscì a proteggere la sua casa. Da allora, ha trasmesso questa capacità alle sue figlie, dove da allora fa parte della loro storia. Mei è sconvolta, ma Ming rivela che esiste una cura. Sotto la prossima luna rossa, che sarà il 25 maggio, verrà eseguito un rituale per racchiudere il potere del panda, che per Ming è un medaglione che porta al collo. La avverte tuttavia che più si trasforma, più difficile sarà racchiudere il potere e le dice di non trasformarsi.
Mei si accorge di riuscire a governare i suoi poteri sopraggiunti grazie al controllo delle emozioni, ed è così che, lei e le sue amiche, agiscono per poter raccimolare il denaro necessario per poter assistere al loro primo concerto grazie alle trasformazioni di Mei nel Panda Rosso e diventa l'attrazione della scuola e l'idolo di molte sue coetanee. Esprimendo le sue emozioni riesce a governarle e a coinvolgere anche l'odiato compagno che l'aveva presa in giro in più occasioni. Ma nelle tradizioni familiari le emozioni non si devono esprimere e, anzi, il dovere è alla base del sano equilibrio e non c'è tempo e spazio per frivolezze come i concerti, gli amori e le amicizie. Ed eccole quindi a far tutto di nascosto per scoprire poi che il giorno del concerto è in realtà il medesimo giorno del rituale per espellere il panda rosso e racchiuderlo, imprigionarlo, come da tradizione, così è avvenuto anche per la madre, per la nonna e per le zie tutte soccorse al tempio per compiere il rituale magico. Mei scopre però che del panda rosso non se ne vuole liberare, è una nuova parte di se che le piace, grazie a lui ha modificato in positivo il suo carattere ed è riuscita quasi da subito a conviverci in modo eccellente (ad esclusione di qualche spiacevole episodio). Il 25 maggio, Miriam, Priya e Abby si dirigono al concerto da sole mentre Mei rimane a casa con la sua famiglia per eseguire il rituale con il loro vicino, il signor Gao, che apparentemente era uno sciamano. Le donne cantano mentre l'anima di Mei si dirige verso un regno spirituale dove incontra Sun Yee che tiene in mano uno specchio in cui deve entrare per rimuovere il potere. Tuttavia, mentre lo attraversa, inizia a ricordare quanto essere un panda rosso le abbia cambiato la vita e rifiuta di farsi curare. Il rituale fallisce e Mei salta felicemente al concerto nella sua forma di panda rosso. Nella fuga che ne segue Mei frantuma accidentalmente il talismano di sua madre e la donna perde il controllo, liberando il suo spirito. Mei riesce ad arrivare allo stadio proprio mentre il concerto inizia e la madre divenuta un gigantesco e enorme Panda infuriato, la segue e con lei anche tutti i partecipanti al rituale per formare un nuovo cerchio magico al concerto e intrappolare il panda della madre che è il più grosso e spaventoso perché anche lei, all'età di Mei, era oppressa dal ruolo di "figlia perfetta". Le donne vengono trasportate nella foresta mistica e le donne di famiglia sigillano nuovamente le rispettive forme da panda rosso, tutte tranne Mei che conferma la sua scelta e finalmente la madre ne accetta la scelta.
