Tragiczny wypadek podczas pokazów robotyki staje się początkiem serii wydarzeń zagrażających bezpieczeństwu całego miasta San Fransokyo. Nastoletni Hiro pragnie odkryć prawdę o śmierci brata,  Tadashiego, i zapobiec zbliżającej się katastrofie. Łączy siły z przyjaciółmi Tadashiego z politechniki – nieustraszoną ryzykantką To To Tomago, neurotycznym miłośnikiem porządku Wasabim, genialną chemiczką Honey Lemon, zwariowanym fanem komiksów Fredem oraz nieco nadopiekuńczym robotem Baymaxem. Razem tworzą Wielką Szóstkę ultranowoczesnych bohaterów, którzy czerpią moc z nowoczesnych technologii i... potęgi przyjaźni. Czy uda im się pokonać tajemniczego przeciwnika?