В центре сюжета оказывается парень по имени Хиро, который занимается разработкой уникальных роботов. Он является гением в отрасли конструирования и передовых технологий. Его брат Тадаши учится в институте и тоже занимается роботами. Однажды он приводит младшего брата в институт, где знакомит его с Бэймаксом – экспериментальным роботом, созданным для оказания медицинской помощи. Братья оказываются запутанными в коварный план одного человека, решившего присвоить себе изобретение Хиро. Мальчик решает использовать добродушного Бэймакса в качестве непобедимой боевой машины.