В придуманном мегаполисе живет юный Хиро – совсем молодой изобретатель. Совместно с Тадаши, своим братом, они собирают киборгов, наделенных искусственным интеллектом, тем самым превращая в жизнь самые новые идеи. А в оставшееся время Хиро создает роботов, участвующих в подпольных боях. Брат Тадаши подбивает юного гения робототехники поступить в институт, чтобы найти более качественное применение своим талантам. Однажды во время пожара Тадаши трагически погибает. Но на этом странности, происходящие в городе, не прекращаются. Тогда Хиро решает собрать команду героев, чтобы узнать правду о происходящем и прекратить трагедии. После смерти брата робот Бэймакс становится лучшим другом для Хиро. Но дело в том, что Бэймакс был создан в качестве робота-медбрата, чтобы измерить температуру и давление, определить уровень боли и, если это потребуется, вылечить от практически любого недуга. Тогда Хиро решается все-таки использовать сентиментального и доброго Бэймакса в команде роботов-героев, предварительно перепрограммировав его и превратив в боевую неуязвимую машину. И тогда Бэймакс становится полноценным участником шестерки отважных героев, способных освободить город от зла.