Sebuah film superhero animasi komputer diatur dalam kota fiksi bernama San Fransokyo. 'Hiro Hamada' remaja ajaib dan robot yang diciptakan-nya sendiri 'Baymax', mengungkap plot kriminal dan harus bergabung dengan tim pejuang kejahatan berpengalaman.

Action-komedi-petualangan dikemas tentang robotika ajaib Hiro Hamada, yang belajar untuk memanfaatkan ke-jenius-an saudaranya yang brilian Tadashi dan teman-teman yang berpikiran mereka: adrenalin junkie Go Go Tamago, neatnik Wasabi, kimia jagoan Madu Lemon dan fanboy Fred.

Ketika gilirannya menghancurkan peristiwa ketapel mereka ke tengah-tengah plot berbahaya berlangsung di jalan-jalan San Fransokyo, Hiro berubah menjadi pendamping terdekat robot Baymax dan mengubah kelompok menjadi sebuah grup pahlawan berteknologi tinggi bertekad untuk memecahkan misteri.