Wypadek podczas pokazów robotyki staje się początkiem serii wydarzeń zagrażających bezpieczeństwu całego miasta San Fransokyo. Pragnąc odkryć źródło zagrożenia i aby zapobiec zbliżającej się katastrofie, Hiro wraz z przyjaciółmi - nieustaraszoną ryzykantką, neurotycznym miłośnikiem porządku, genialną chemiczką, zwariowanym fanem komiksów oraz nieco nadopiekuńczym Baymaxem - tworzy Wielką Szóstkę ultranowoczesnych bohaterów. Czy nowoczesne technologie i przyjaźń wystarczą, by pokonać tajemniczego przeciwnika?