Monstros S.A. é a maior fábrica de sustos existente. Localizada em uma dimensão paralela, a fábrica constrói portais que levam os monstros para os quartos das crianças, onde eles poderão lhes dar sustos e gerar a fonte de energia necessária para a sobrevivência da fábrica. Entre todos os monstros que lá trabalham o mais assustador de todos é James P. Sullivan (John Goodman), um grande e intimidador monstro de pêlo azul e chifres, que é chamado de Sully por seus amigos. Seu assistente é Mike Wazowski (Billy Crystal), um pequeno ser de um olho só com quem tem por missão assustar as crianças, que são consideradas tóxicas pelos monstros e cujo contato com eles seria catastrófico para seu mundo. Porém, ao visitar o mundo dos humanos a trabalho, Mike e Sully conhecem a garota Boo (Mary Gibbs), que acaba sem querer indo parar no mundo dos monstros.

Mike Wazowski (Billy Crystal) e James P. Sullivan (John Goodman) são uma dupla inseparável em Monstros S.A., mas nem sempre foi assim. Quando se conheceram na universidade, os dois jovens monstros se detestavam, com Mike sendo um sujeito estudioso, mas não muito assustador, e Sulley surgindo como o cara popular e arrogante, graças ao talento inerente para o susto. Após um incidente durante um teste, os dois são obrigados a participar da mesma equipe na Olimpíada dos Sustos. A equipe, por sinal, é formada por uma série de monstros desajustados, para o desespero de Sulley, acostumado a conviver com os caras mais populares da escola.