Im Jahr 1987 versteckt sich das mysteriöse Maschinenwesen Bumblebee in der Gestalt eines alten VW Käfers auf dem Schrottplatz einer kleinen kalifornischen Küstenstadt. Kurz vor ihrem 18ten Geburtstag und auf der Suche nach ihrem Platz im Leben, findet die rebellische Charlie den kaputten und kampfgeschwächten Bumblebee. Mit mechanischem Geschick beginnt sie ihn zu reparieren und lernt schnell, dass es sich keineswegs nur um eine alte Schrottmühle handelt ...

Hiro Hamada ist ein brillanter Teenager und lebt in der futuristischen Stadt San Fransokyo ein relativ normales Leben. Zumindest solange, bis ihm sein Bruder Tadashi den aufblasbaren Roboter Baymax baut, zu dem Hiro schnell eine ganz besondere Beziehung entwickelt. Baymax' tatkräftige Unterstützung kann der aufgeweckte Junge definitiv gut gebrauchen, droht doch schon bald eine kriminelle Organisation damit, seine Heimatstadt zu zerstören. Mit der Hilfe von Baymax und seinen Freunden Go Go Tomago, Wasabi, Honey Lemon und Fred beschließt Hiro, alles zu tun, um die Katastrophe zu verhindern.