Юный Хиро Хамада - прирожденный изобретатель и гений конструирования роботов. Вместе со старшим братом Тадаши они воплощают в жизнь самые передовые идеи в Техническом университете города будущего Сан-Франсокио. После серии неясных событий друзья оказываются в центре хитрого заговора. Отчаявшись, Хиро решает использовать веселого и доброго экспериментального робота Бэймакса, перепрограммировав его в неуязвимую боевую машину.