Der hochbegabte Teenager Hiro Hamada führt in der futuristischen Metropole San Fransokyo zunächst ein ganz gewöhnliches Leben. Das ändert sich, als sein Bruder Tadashi den aufblasbaren Roboter Baymax entwickelt. Schon bald verbindet Hiro und Baymax eine besondere Freundschaft. Hiros Einfallsreichtum und Baymax’ Unterstützung werden dringend gebraucht, als eine geheimnisvolle Verbrecherorganisation die Stadt bedroht. Gemeinsam mit Baymax und seinen Freunden Go Go Tomago, Wasabi, Honey Lemon und Fred setzt Hiro alles daran, San Fransokyo vor einer Katastrophe zu bewahren.