Hiro Hamada es un chico de catorce años experto en robótica. Con la ayuda de sus amigos y de su robot Baymax, intentará vengar la misteriosa muerte de su hermano mayor, Tadashi.
Por el camino, descubrirán una trama secreta que pretende destruir la ciudad, San Fransokyo. Si quieren salvarla, Hiro y sus compañeros deberán convertirse en una banda de héroes de última tecnología.