Hiro és bátyja, Tadashi, San Fransokyo városában élnek. Mindketten odavannak a robotikáért és imádják a tudományt. Egy egyetemi tűzvész következtében Hiro elveszíti testvérét és bánatában elzárkózik a világ elől. Egy véletlen következtében rábukkan testvére egyik titkos projektjére, Baymax-re. A pufók robot egyik legfőbb feladata, hogy gyógyítson, így Hiro gyászát is megpróbálja orvosolni, több-kevesebb sikerrel.
Hamarosan a fiú rájön, hogy zseniális találmányát, az elmével irányítható mikrorobotot, egy titokzatos idegen elkezdte sokszorosítani. Biztos benne, hogy ez az alak felelős az egyetemen történtek miatt, így Baymax-el együtt nyomozásba kezdenek. Összeverbuválja Tadashi régi barátait, Gogot, Wasabit, Mézvirágot, és Fredet, hogy megalkossa a szuperhősök csapatát és leszámoljon a rosszfiúval.