Czternastoletni Hiro Hamada jest młodym geniuszem komputerowym, którego łączy niezwykła więź z pociesznym robotem o imieniu Baymax. Pewnego dnia obaj niespodziewanie zostają wplątani w plan zniszczenia dynamicznie rozwijającego się San Fransokyo. Hiro zrobi wszystko, żeby uchronić przed katastrofą swoje ukochane miasto. W tym celu postanawia działać i zamienia swojego przyjaciela oraz pięć innych robotów w grupę ultranowoczesnych superbohaterów.