Comédia de aventura repleta de ação sobre o prodígio da robótica Hiro Hamada, que aprende a tirar partido do seu génio - graças ao seu brilhante irmão Tadashi e aos seus amigos: a viciada em adrenalina Go Go Tamago, o obcecado pela organização Wasabi No-Ginger, a génio da química Honey Lemon e o fanboy Fred. Quando uma inesperada mudança de acontecimentos os catapulta para o centro de uma trama perigosa que se desenrola nas ruas de San Fransokyo, Hiro torna-se, para o seu companheiro mais próximo, um robot chamado Baymax e transforma o grupo em heróis de alta tecnologia, determinados a resolver o mistério.