En un futuro cercano, la vibrante ciudad de San Fransokyo es el escenario de una emocionante historia que combina la ciencia y la amistad. Hiro Hamada, un prodigioso joven inventor de 14 años, se siente atrapado en un mundo de peleas de robots ilegales hasta que una tragedia familiar lo lleva a buscar un nuevo propósito. En su camino, se encuentra con Baymax, un adorable robot médico diseñado por su hermano fallecido, Tadashi.

En un futuro no muy lejano, un joven inventor llamado Lewis lucha por encontrar su lugar en el mundo y el cariño que siempre anheló de su familia. A pesar de su talento para la invención, Lewis se siente frustrado porque ninguna de sus creaciones parece funcionar como él espera. Después de un día desastroso en una competencia de escuelas, Lewis decide que lo único que necesita es conocer a su madre biológica, quien lo dejó en un orfanato cuando era un bebé.

En un mundo lleno de robots de todos los tipos y tamaños, un joven inventor llamado Roddy, que vive en una ciudad brillante y vibrante llamada Ciudad Robot, sueña con hacer algo grande. Desde pequeño, ha admirado a su ídolo, el famoso inventor y empresario Bigweld, conocido por sus innovadores productos y su espíritu generoso. Sin embargo, las cosas toman un giro inesperado cuando Roddy descubre que Bigweld ha sido reemplazado por el despiadado CEO, Ratchet, que tiene planes de monopolizar el mercado y acabar con los robots más viejos, considerándolos obsoletos.