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 загадочных событий друзья оказываются в центре коварного заговора. Отчаявшись, Хиро решает использовать веселого и добродушного экспериментального робота Бэймакса, перепрограммировав его в неуязвимую боевую машину.

Действие фильма разворачивается в 20-х годах прошлого века на гавайских кофейных полях. Сюжет строится вокруг мальчика, который преодолевает препятствия на пути к запретной любви.