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.

Der New Yorker Detective Allen Gamble ist ein Experte für Wirtschaftskriminalität und lehnt alle Einsätze, die über den Innendienst hinausgehen, ab. Sein Partner Detective Terry Hoitz wurde zu ihm strafversetzt, nachdem er aus Versehen den Baseballspieler Derek Jeter erschossen hatte. Als die von Gamble verehrten Supercops Highsmith und Danson nach einem Sprung von einem zwanzigstöckigen Gebäude sterben, eröffnet sich für Gamble und Hoitz die Chance einen großen Fall zu lösen. Doch nichts läuft wie geplant und Gamble wird zum Streifendienst abkommandiert, während Hoitz den Verkehr zu regeln hat. Dennoch hören sie nicht auf Hinweisen und Spuren nachzugehen, bis beide angeschossen werden und gerettet werden müssen.