История вращается вокруг четырнадцатилетнего мальчика Хиро Хамады, который в результате загадочного несчастного случая потерял своего родного брата Тадаси, и Бэймакса, персонального робота-компаньона, разработанного его братом. Действие фильма происходит в вымышленном городе, который сочетает в себе образы Сан-Франциско и Токио.