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.

Als sie von ihren Besitzern zu Weihnachten allein zurückgelassen werden, rotten sich die drei Hundefreunde Barkos, Wagos und Dogtanion zusammen und werden zu den wagemutigen Hundketieren, die keine Furcht kennen. Und all ihren Mut werden sie bald schon brauchen, denn sie müssen sich einer großen Herausforderung stellen: Als gewissenlose Diebe einbrechen und wirklich jedes Geschenk und sogar den Weihnachtsbaum entwenden, können das die tierischen Helden nicht auf sich sitzen lassen. Um Weihnachten zu retten, bricht das Trio auf und begibt sich auf die Suche nach dem Weihnachtsmann, der in dieser Frage der Einzige ist, der ihnen behilflich sein kann. Dabei wird ihr Vorhaben noch durch einen fiesen Hundefänger erschwert, der es auf sie abgesehen hat, doch die Hundketiere sind viel zu clever für ihn.

Nachdem die beiden Schildkröten Sammy und sein Freund Ray um die ganze Welt gereist sind, wollen sie endlich ihren wohlverdienten Urlaub genießen und einfach nur faulenzen. Doch ihr Ruhestand wird zunichte gemacht, als ein bösartiger Fischer beide Schildkröten einfängt und verkauft. Weit weg von Zuhause finden sich Sammy und Ray in einen Aquarium wieder. Hinter dem Glas gefangen müssen sie feststellen, dass sie zu einer Touristenattraktion geworden sind und Zuschauer belustigen sollen. Während der Gefangenschaft lernen sie den Karpfen Jimbo und den Hummer Lulu kennen. Gemeinsam schmieden sie einen genialen Fluchtplan. Auch von außerhalb rückt derweil Unterstützung an, denn die Enkelkröten Ricky und Ella sind bereits auf dem Weg zu ihnen, um eine grandiose Rettungsaktion zu starten.

Mumble, der begnadetste Stepptänzer unter den Pinguinen, macht sich Sorgen um seinen Sohn Eric: Dieser kann mit tänzerischen Choreografien so gar nichts anfangen. Als er wieder einmal vor dem Tanzdrang seines Vaters flüchtet, begegnet er dem Pinguin The Mighty Seven, der zu Erics Staunen fliegen kann. Damit kann Eric nicht mithalten, was ihn ganz missmutig stimmt. Doch sein Vater bringt ihm letztlich bei, dass es vor allem darauf ankommt, an sich selber zu glauben.