Cuối năm 2009, Docter bắt đầu nhận ra những biểu hiện e dè tương tự ở người con gái Elie của mình. "Con bé bắt đầu trở nên lặng lẽ và kín đáo hơn, và, thẳng thắn mà nói, chúng gây ra cho tôi rất nhiều sự sợ hãi và bất an". Ông bắt đầu tưởng tượng điều gì xảy ra trong tâm trí con người khi các cảm xúc được thiết lập. Ý tưởng về việc mô tả nó thông qua hoạt hình gây hứng thú cho Docter khi ông cảm thấy đây là cách lý tưởng để thể hiện các tính cách. Ông bắt đầu nghiên cứu về bộ não, cùng với Jontrong vai Rivera, nhà sản xuất và Ronnie Del Carmen, đồng đạo diễn. Họ nhờ đến sự tư vấn của Paul Ekman, một nhà tâm lý học nổi tiếng chuyên nghiên cứu về cảm xúc và Dacher Keltner, một giáo sư tâm lý học ở Đại học California, Berkeley. Ekman trước đó từng đưa ra nhận định có 6 cảm xúc chủ đạo là tức giận, sợ hãi, buồn, chán ghét, vui vẻ và ngạc nhiên. Docter cảm thấy ngạc nhiên và sợ hãi quá giống nhau, vì vậy ông lựa chọn 5 tính cách để xây dựng nhân vật. Keltner nhấn mạnh buồn là cảm xúc làm vững chắc hơn các mối quan hệ.